Ikviens, kurš ir studējis pamatzinātni, zina par atomu: matērijas pamatbūvi, kā mēs to zinām. Mēs visi kopā ar mūsu planētu, Saules sistēmu, zvaigznēm un galaktikām esam izgatavoti no atomiem. Bet paši atomi ir veidoti no daudz mazākām vienībām, ko sauc par “subatomiskajām daļiņām” - elektroniem, protoniem un neitroniem. Tiek saukta šo un citu subatomisko daļiņu izpēte "daļiņu fizika" šo daļiņu, kas veido matēriju un starojumu, rakstura un mijiedarbības izpēte.
Viena no jaunākajām tēmām daļiņu fizikas izpētē ir "supersimetrija", kas tāpat kā virkne teorija, daļiņu vietā izmanto viendimensiju virkņu modeļus, lai palīdzētu izskaidrot noteiktas parādības, kuras joprojām nav labi saprotamas. Teorija saka, ka Visuma sākumā, kad tika veidotas rudimentārās daļiņas, vienlaikus tika izveidots vienāds skaits tā saukto "superdaļiņu" vai "superpartneru". Lai arī šī ideja vēl nav pierādīta, fiziķi izmanto tādus instrumentus kā Lielais hadronu sadursme meklēt šīs superdaļiņas. Ja tie pastāv, tas vismaz divkāršos zināmo daļiņu skaitu kosmosā. Lai saprastu supersimetriju, vislabāk ir sākt ar to daļiņu apskatīšanu, kuras
ir pazīstams un saprotams Visumā.Subatomisko daļiņu sadalīšana
Subatomiskās daļiņas nav mazākās matērijas vienības. Tos veido vēl smalkāki dalījumi, ko sauc par elementārdaļiņām, kuras paši fiziķi uzskata par kvantu lauku ierosinātājiem. Fizikā lauki ir reģioni, kur katru apgabalu vai punktu ietekmē tāds spēks kā gravitācija vai elektromagnētisms. "Kvants" attiecas uz mazāko fizisko vienību daudzumu, kas ir iesaistīts mijiedarbībā ar citām vienībām vai ko ietekmē spēki. Elektrona enerģija atomā tiek kvantēta. Gaismas daļiņa, ko sauc par fotonu, ir viens gaismas kvants. Joma kvantu mehānika vai kvantu fizika ir šo vienību izpēte un kā fizikālie likumi tos ietekmē. Vai arī padomājiet par ļoti mazu lauku un diskrētu vienību izpēti un to, kā tos ietekmē fiziskie spēki.
Daļiņas un teorijas
Visas zināmās daļiņas, ieskaitot apakšatomu daļiņas, un to mijiedarbību apraksta teorija, kuru sauc par standarta modeli. Tam ir 61 elementārdaļiņa, kuru var apvienot, veidojot kompozītu daļiņas. Tas vēl nav pilnīgs dabas apraksts, taču tas dod pietiekami daudz, lai daļiņu fiziķi varētu izmēģināt un izprot dažus pamatnoteikumus par matērijas veidošanu, īpaši agrīnā posmā Visums.
Standarta modelis apraksta trīs no četriem Visuma pamat spēkiem: elektromagnētiskais spēks (kas attiecas uz mijiedarbību starp elektriski lādētām daļiņām), vājš spēks (kas nodarbojas ar subatomisko daļiņu mijiedarbību, kuras rezultātā rodas radioaktīvā sabrukšana), un spēcīgais spēks (kas satur daļiņas kopā nelielā attālumā). Tas nepaskaidro gravitācijas spēks. Kā minēts iepriekš, tas apraksta arī 61 līdz šim zināmo daļiņu.
Daļiņas, spēki un supersimetrija
Mazāko daļiņu un spēku, kas tos ietekmē un pārvalda, izpēte ir radījusi fiziķiem ideju par supersimetriju. Tas apgalvo, ka visas Visuma daļiņas ir sadalītas divās grupās: bozoni (kuras apakšklasificētas par bozoniem un vienu skalāru bozonu) un fermions (kuras var klasificēt zemāk par kvarkiem un antikvarkiem, leptoniem un antileptoniem, un to dažādajām "paaudzēm"). Hadroni ir vairāku kvarku kompozīti. Supersimetrijas teorija norāda, ka starp visiem šiem daļiņu veidiem un apakštipiem ir saistība. Tā, piemēram, supersimetrija saka, ka fermionam ir jābūt katram bozonam vai katram elektronam, tas liek domāt, ka ir superpartneris, ko sauc par “selektronu”, un otrādi. Šie superpartneri kaut kādā veidā ir savienoti viens ar otru.
Supersimetrija ir eleganta teorija, un, ja tā tiek pierādīta, tā ir tāla virzība uz palīdzību fiziķi pilnībā izskaidro matērijas pamata elementus standarta modelī un ievada gravitācijas salocīt. Tomēr līdz šim eksperimentos, izmantojot Liels hadronu sadursme. Tas nenozīmē, ka tie neeksistē, bet gan, ka tie vēl nav atklāti. Tas var arī palīdzēt daļiņu fiziķiem noskaidrot ļoti pamata subatomisko daļiņu masu: Higsa bozonu (kas ir kaut ko sauc par Higsa lauku). Šī ir daļiņa, kas visai matērijai piešķir savu masu, tāpēc ir svarīgi to labi saprast.
Kāpēc supersimetrija ir svarīga?
Kaut arī supersimetrijas jēdziens ir ārkārtīgi sarežģīts, tā centrā ir veids, kā dziļāk iedziļināties pamata daļiņās, kas veido Visumu. Kaut arī daļiņu fiziķi domā, ka subatomu pasaulē viņi ir atraduši pašas matērijas pamatvienības, viņiem vēl ir tāls ceļš, lai tos pilnībā izprastu. Tātad turpināsies pētījumi par subatomisko daļiņu būtību un to iespējamiem pārējiem.
Supersimetrija var arī palīdzēt fiziķiem ieslēgt nulli tumšās matērijas būtība. Tā ir (līdz šim) neredzēta matērijas forma, kuru var netieši noteikt pēc tās gravitācijas ietekmes uz parasto matēriju. Varētu secināt, ka tās pašas daļiņas, kuras tiek meklētas supersimetrijas izpētē, varētu norādīt uz tumšās vielas būtību.