Supersimetría

Achegándonos ao LHC

A supersimetría (SUSY) é unha propiedade proposta do universo. Ten sido unha das extensións do Modelo Estándar mellor motivadas, polo que o estudo de SUSY ten sido un obxectivo primordial do LHC.

Tras anos de búsqueda e únha eneorme cantidade de datos acumulados procedentes de innumerables colisións, non hai rastro de ningunha partícula supersimétrica. De feito, moitos modelos de supersimetría están agora completamente descartados, e moi poucas ideas teóricas seguen a ser válidas.

Moitos físicos que traballan en teorías de la Supersimetría quedaron desconcertados
cando non se descubriu ningunha partícula supersimétrica nos primeros tempos do LHC, e mái aínda agora que xa pasaron moitos anos desde a posta en marcha deste acelerador.

A falta de proebas da Supersimetría no LHC non significa que a idea estea morto. Non obstante, agora moitos teóricos está ocupados nun gran número de direccións diferentes.

Noutra sección, presentamos unha das ideas máis de moda actualmente no esforzo por ir máis aló do Modelo Estándar.

A pesar desta situación, cremos que é interesante comentar brevemente as ideas esenciais nas que se sustenta a Supersimetría.



Existen moitas variantes, e cada una delas predice fenomenoloxías diferentes, pero a idea esencial é que a Supersimetría implica que para cada tipo de partícula haxa outra asociada -supercompañeira- de gran masa. Trátase dunha réplica en forma de bosón se a partículas "normal" é un fermión e vicerversa.


Por exemplo, a supercompañeira do electrón (fermión) é o chamado selectron (bosón). As supercompañeiras dun quark (fermión) é un squarks (bosón), mentres que a dun fotón (bosón) é o fotino (fermión). Estas partículas supersimétricas, ou spartículas, teñen a mesma carga pero obviamente spin diferente ao da súa compañeiraAsí, por exemplo, o electrón ten spin 1/2, mentres que o selectrón ten de spin 0: e o fotón ten spin 1, mentres que o fotino ten spin 1/2. 

A Supersimetría describe unha nova imaxe do noso universo formado por pares de partículas, do que habitualmente só podemos ver unha delas, e que son as que forman o universo coñecido ata o de agora. Quizais as outras sexan as responsables da misteriosa "materia escura".

Todas as superpartículas teñen grandes masas e se supón que se orixinaron nos primeiros instantes do Big Bang. Debido a que non temos partículas supersimétricas observadas a baixa enerxía, debemos supoñer que son inestables, e que neses primeiros instantes do Big Bang se desintegraron en pares (superpartículas-antisuperpartículas, por exemplo) dando lugar a partículas supersimétricas cunha masa en repouso menor. A única partícula que podería sobrevivir a este proceso é a partícula máis lixeira que non pode decaer noutras partículas. Son as chamadas LSP (lightest supersymmetric particle) que ademais deberían ser neutra eléctricamente. Esto significa que o noso Universo estaría cheo destas partículas masivas, neutras e estables, que por tanto serían buenas candidatas a formar a materia escura.


As partículas supersimétricas poderían proporcionar un camiño para a unificación (Grand Unificationgrand unified theoryGUT) de tres das forzas fundamentais: a electromagnética, a feble e a forte, que  estaría situada a enerxías extremadamente altas  da orde de 1016 GeV. 


A Supersimetría, en particular unha versión chamada modelo supersimétrico minimal, acada esa unificación dun xeito máis natural, Predí 5 tipos diferentes de bosóns de Higgs o que implica un proceso máis complicado para comprender como as partículas adquiren masa, se o comparamos co Modelo Estándar que soamente precisa dun Bosón de Higgs.


 


Se esta teoría fose certa, o LHC debería ser quen de producir estos compañeros supersimétricos nas súas colisións, dado que as súa masas deben estar no rango de enerxías no que o LHC traballa (preto xa dos 14 TeV). Os dous experimentos más grandes del LHC (ATLAS y CMS), denominados “de carácter xeral”, teñen abordad un programa moi extenso de búsqueda de supersimetría deseñado para, no caso de que SUSY sexa correcta, detectar o seu sinal.

Pero, como xa se indicou máis arriba, tas anos de búsqueda e únha eneorme cantidade de datos acumulados procedentes de innumerables colisións, non hai rastro de ningunha partícula supersimétrica.

AUTORES

Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) pola Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembroe de 2015. Estivo vencellado ao Depto de Física de Partículas da USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), e Profesor Contratado Doutor.  Desde 2023 é Profesor Titular de Universidade nese Departamento (ORCID).

Ramon Cid Manzano, foi profesor de Fïsica y Química no IES de SAR (Santiago - España), e Profesor Asociado nol Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentais da Facultade de Educación da Universidad de Santiago (España), ata oseu retiro en 2020. É licenciado en Física, licenciado en Química, e Doutor pola Universidad de Santiago (USC).(ORCID).


CERN


CERN WEBSITE

CERN Directory

CERN Experimental Program

Theoretical physics (TH)

CERN Experimental Physics Department

CERN Scientific Committees

CERN Structure

CERN and the Environment

LHC


LHC

Detector CMS

Detector ATLAS

Detector ALICE

Detector LHCb

Detector TOTEM

Detector LHCf

Detector MoEDAL

Detector FASER

Detector SND@LHC

 


NOTA IMPORTANTE

Toda a Bibliografía que foi consultada para esta Sección está indicada na Sección de Referencias

 


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO |

···