《我们打赌:超对称理论是另一个失败的物理理论!》

《我们打赌:超对称理论(SUSY)是另一个失败的物理理论!》

 李小坚编译

https://en.wikipedia.org/wiki/supersymmetry

201578日,诺贝尔物理学奖得主弗朗克·韦尔切克输掉了一场长达6年的、关于超对称粒子的赌局。这场赌局的赢家,是被称为民科之王的安东尼·加瑞特·里希。

在一次物理学会议上,里希和韦尔切克打了一个1000美元的赌:里希认为超对称粒子根本不存在,而韦尔切克则相信大型强子对撞机(LHC)将在6年内探测到超对称粒子。这场赌局的仲裁人是那次物理学会议的主持人、麻省理工学院教授马克斯·泰戈马克。

如今,6年已经过去了。欧洲的LHC在经历了两年多的休整后终于在63日将能量成功提升到13万亿电子伏特,但仍未发现超对称粒子的迹象。这场赌局里,是韦尔切克真的输了!

但是,到底是LHC无法探测到超对称粒子,抑或是超对称模型根本就不成立?或许,只有时间才能给出答案。

不要等了吧!今天你就信了我们,彻底放弃超对称理论吧!

或者,我们重开物理赌局,谁公开在我们博客网站应战,或来挑战我们,我们都欢迎!

如果6年后,结果是超对称理论还成立,我们输给他1000元人民币!否则,他输给我们1000元人民币。

如果中国法律允许,我们将信守以上承诺!

我们承认超对称理论过去曾经是个好主意!几乎所有的物理学家都很喜欢这个理论,因为,我们所有人从中都学习到了很多东西。我们都高兴地说,在40年前,这个理论不仅诞生了,而且很迷人,它没有被禁止地成长和生存过。这是一个庆幸的事情。所以,我们还是在此对超对称理论致敬!

但是,今天,201638日星期二,今天是我们国家很重视的三八妇女节!

因为,中国妇女已经顶着中国的半边天,这就是对称性,已经接近超对称性了。我们男同胞也希望有这样的节日,这就是对称性要求。更进一步女人希望有一个与自己超对称的男人伴侣多好!同样,男人也希望有与自己超对称的女性伴侣多浪漫啊!

然而,我们又深感悲哀,因为,超对称理论似乎是在致命性的完全彻底的失败后终将结束其使命(我们打赌在6年内),而且,几乎没有任何希望能够逃脱死亡的命运。

原因和理由:

对于这个宇宙有意义的任何事物,它必须也应该与这个宇宙相互作用或以一种方式或某种方式与之相关联。因此,如果存在超对称性,则这些超对称性粒子必须与这个宇宙有某种相互作用或互动。

一、从技术物理的各种实验看:

在粒子物理学中,粒子与这个宇宙相互作用的大约是在弱作用范围{W玻色子(质量约80.385±0.015 GeV)到顶夸克(质量约173.34±0.27 GeV}。即,应该至少有一个超对称的S-粒子成员在弱作用范围呈现。

19898月,到2000年底,在欧洲核子研究中心 LEP大型电子正电子对撞机,最终应该发现超对称粒子。但是,没有!

美国费米实验室Tevatron,运行于1987–2011年,其中至少有一个超对称s-particle应该出现。但是,也没有!

然后,欧洲大型强子对撞机运行一个(从20102013年)以8 TeV对撞能量运行,超对称粒子应该出现。但是,还是没有。通过增加能量,20156月至今以10-13 TeV对撞,通过各种实验手段,超对称粒子应该出现。但是,仍然没有!

http://www.linkedin.com/pulse/try-again-part-2-susy-jeh-tween-gong?trk=mp-reader-card

强子对撞机可以产生什么样的粒子?计算非常简单。

1,它应该产生一个碰撞总能量约一半(1/2)的粒子。如果总的碰撞能量8 TeV,应该可以产生质量为4 TeV的粒子。保守一点,我们的LHC只需要以80%的效率运行,应该可以产生3.2 TeV的粒子。

2,虽然可以产生一个新的粒子,如果它的生产速率可能是非常小,也就是说,它可能需要多年的运行,才能获得足够的发现粒子的数据。

3,如果碰撞能量增加,粒子生产速率将增加。因此,生产率更高(超过两倍)时,应该有1.6 TeV-3.2TeV质量的粒子。

4,因为大多数的标准模型粒子的质量低于弱作用规模(200Gev千兆电子伏特),但背景很吵,不容易发现新粒子。但是,500千兆电子伏特以上,应该不会有太多的背景噪音。例如,如果人的平均身高是6英尺,然后试图在超过百万人的人群中找到一个人的身高为6英尺3英寸的某个人,将是非常困难的事。但是,在同一人群中发现一个60英尺高的人不应该有什么问题。

去年(2015),大型强子对撞机开始运行13 TeV能量对撞。因此,它可以产生6 TeV左右质量的粒子。在生产速率方面,3 TeV的粒度对应5 FB-1)的数据量。如果发现1.5 TeV左右质量的新粒子,它一定会产生5 FB-1)数据或更多,因其产量再次翻番。同时,它不应该有任何背景噪音问题,因为它是在弱规模之上运行。

然而,在LHC运行采集到4 FB-1)的数据量中,没有发现1.5 TeV的新粒子。也就是说,在1.5 TeV那里没有超对称粒子。

因此,韦尔切克输掉了从2009年之后的6年内,相信大型强子对撞机(LHC)将探测到超对称粒子的赌注。事实上,LHC宣布他们将在2015年最后一次重新启动LHC来为超对称理论寻找证据,若还无法证明,将可能抛弃这个理论。

{注:201512月发布大型强子对撞机的运行数据,有一疑似玻色子出现在750 GeV,但却以非常大的可能性排除是一个超对称粒子。}

另外,不幸的是,2013年新发现的125 GeV的玻色子(所谓的Higgs玻色子)已经严重破坏超对称理论。为什么?这是一个很深的话题,我们在这里不会详细介绍了。

除了这个致命的伤害,但有两个实证数据进一步让超对称理论很受伤:电偶极矩EDM实验(https://en.wikipedia.org/wiki/electron_electric_dipole_moment)和底夸克b衰变的研究LHCb实验(https://en.wikipedia.org/wiki/lhcb)。这两者都是基于旁观者效应的实验。

目前检测的技术不能直接检测到s-particleSM的粒子相互作用,但有旁观者效应的实验将影响实验结果。即电偶极矩EDM实验,但如果有一个旁观者围绕着一个电子,它的电火花将变形;或者底夸克b衰变,如果附近有b夸克的旁观者,其衰减的路径将有所影响。

现在,EDMb夸克衰变通道与标准模型方程计算,没有发现任何的旁观者。然后,他们可以测量的精度为10^– 10)。对于这两种测量,没有计算偏离被发现,即假设没有旁观者成立。

因此,电火花加工数据,在半径为30 TeV没有旁观者;即,没有超对称在30 TeV,看http://resonaances.blogspot.com/2013/11/electric-dipole-moments-and-new-physics.html

LHCb数据,在半径为100 TeV没有旁观者;即,没有超对称在100 TeV,看http://resonaances.blogspot.com/2012/11/bs-and-susy.html

从理论上讲,超对称的成员应该出现在弱的能级范围(150 GeV电子伏特)。如果我们超过了10倍的计算范围实验,它应该在1.5 TeV内。如果我们超过了100倍的范围,它应该在15 TeV内。如果我们超过了1000倍的范围,它应该在150 TeV内。

现在,大型强子对撞机运行2数据已经排除了任何在1.5 TeV的超对称粒子。然而,电火花EDMLHCb数据已经排除了一直到100 TeV以内的任何超对称粒子,这是目标区域的700倍的能级范围。

总之,技术物理已经全力排除了超对称粒子。当然,还是有许多人仍然崇拜他们的超对称理论的对称之神。

二、从理论物理的各种角度看:

什么是超对称物理理论?超对称物理论认为每一个真正的已经的发现的标准模型粒子都有其对称的伴侣,这是所谓的s-particle

参见:(https://en.wikipedia.org/wiki/Sfermion#Squarks

https://en.wikipedia.org/wiki/Gluino

susy1

看到上面图左侧是标准模型粒子,图的右侧,就是超对称粒子。

可以看出,假如每一玻色子或费米子都有其超对称伙伴,世界上之粒子数将会是两倍的数量。超对称理论中玻色子与费米子的参数及自由度数都是严格对称的,因此两者的零点能将严格互消。不仅零点能如此,其它对真空能量有贡献的效应也如此。事实上在严格的超对称理论中可以普遍地证明真空的能量密度,从而宇宙学常数为零。超对称转换可以把一个「代表自旋为J的粒子」的场转换成另一个「代表自旋为J ± 1/2的粒子」的场,因此能把玻色子变成费米子,或把费米子变成玻色子。

例如,物理学家还建立了N=8的超对称理论(Supersymmetry / SUSY)统一费米子与玻色子。认为这个宇宙除了四维之外,还有四维。这个八维宇宙叫超空间(superspace),然而这额外的四维不可被理解为时间抑或空间。八维宇宙是由费米子居住,物质可透过自旋四维空间转入费米子居住之八维,又可由八维转回四维,即玻色子可换成费米子,费米子可转换成玻色子。它们没有分别,我们之所以看到它们自旋不同只不过是我们局限于四维而看不到八维的一个假象。

超对称理论看似非常漂亮,但它完全没有被任何后续物理现实所证实。如果它确实存在,它必须与标准模型粒子竞争空间和时间交互,也就是说,标准模型粒子族的结构必须在某种程度上被扭曲。但是,我们没有看到任何形式的标准模型粒子族扭曲的结构出现。

不要怀疑这是一个民科的主意,或者这是一个野生鹅的野路子想法。这是世界上最先进国家、最厉害的学府、最绝顶聪明的一大群人的长达几十年的耗时费力的伟大工作!然而,在自由开放的环境中发展,它并没有在西方的物理社区被禁止。即使是他们在错误道路上奔驰老远了,我们还是要感谢他们的探索精神、感谢他们的开放思想。毕竟,我们学到了很多好的想法,也让我们学习了标准模型粒子族的结构。此外,它迫使我们去研究更重要的物理问题:宇宙的统一问题!

1,物理学的大统一理论

在电磁力、强作用力和弱作用力这三种力 (不包括重力)的变化和收敛情况看,然而,它们不相交于同一点,即没有统一,在左边看到图。通过添加S-粒子,对于三种力的计算能够相交,看到右边的图。这意味着超对称理论包含大统一理论(不包括重力)。

susy2

现在,我们知道,如果从大统一理论的角度看,标准模型是不完整的。

2,自然世界中的物理常数,是物理自然的吗?

在标准模型中,有很多自由的参数,需要人工加入和经验表示,也就是说,没有理论基础推导得到它们。最糟糕的是,许多参数(自然常数)需要非常精确的值。任何改变这些值,这个宇宙将变得不稳定和不能让生命存在其中,包括我们人类。这就是所谓的微调问题。(https://en.wikipedia.org/wiki/fine-tuning

现在,我们知道,如果从统一宇宙的角度,标准模型是不完整的。

但是,为什么呢?

可能有2个答案:

A,这种微调是由超级智能所设计的。所以,自然世界不再是自然,而是被神所统治。

B,这种微调的宇宙是由一个隐藏的领域所描述。然后,我们所看到的自然世界,只是整个宇宙世界的一小部分。因此,这种微调的问题也被称为自然问题。

参见:{ https://en.wikipedia.org/wiki/naturalness}

当然,我们以及大多数物理学家必须选择答案B

而我们知道,这个宇宙必须是自然的、统一的!

我们的64维空间中的前夸克理论,由于有更深层的结构描述,是一个超越超对称理论的物理学理论。从而,我们宣称,超对称理论SUSY已经死翘翘了!

正是:对称宇宙对称神,人神共乐禅意深,一旦魔镜被捅破,宇宙本源露真身!

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