超對稱粒子是日本粒子物理學(xué)家宮弘成于1966年提出的理論，當(dāng)時是為了補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)模型中的一些漏洞。它描述了費(fèi)米子和玻色子之間的對稱性，認(rèn)為每種費(fèi)米子都應(yīng)有一種玻色子與之配對，反之亦然。超對稱理論的一個重大問題就是尋找超對稱粒子的實(shí)驗(yàn)迄今一無所獲，這些實(shí)驗(yàn)反而一再佐證了標(biāo)準(zhǔn)模型的合理性。一旦被證實(shí)，它將有助于統(tǒng)一宇宙的四種基本作用力，并幫助解釋宇宙中存在的暗物質(zhì)問題。
相關(guān)理論
日本粒子物理學(xué)家宮沢弘成最早于1966年首次提出超對稱理論。
“超對稱性”是粒子物理學(xué)中的一個專業(yè)術(shù)語，描述的是宇宙中傳播力的粒子（玻色子，Bosons）與物質(zhì)粒子（費(fèi)米子，F(xiàn)ermions）之間的一種關(guān)系——即“對稱”關(guān)系。自上世紀(jì)80年代早期起，物理學(xué)家就已將標(biāo)準(zhǔn)模型的超對稱版本視為一個最有競爭力的方案：將弱、強(qiáng)和電磁相互作用（三種量子場論）統(tǒng)一為一個宏大的統(tǒng)一場理論。但是，要實(shí)現(xiàn)這種統(tǒng)一，這些超對稱模型要求尚未發(fā)現(xiàn)的基本粒子存在于整個宇宙中，即每個現(xiàn)有玻色子的費(fèi)米子伴子和每個費(fèi)米子的玻色子伴子。
此種超對稱性似乎是弦理論（String?Theory）的自然產(chǎn)物，對理論物理學(xué)家具有非常大的吸引力。實(shí)際上，對大多數(shù)可行的弦理論來說，超對稱性都是一個必不可少的構(gòu)成要素。它還為彌漫宇宙的暗物質(zhì)提供了一個很好的候選者——一種被稱為Neutralino的粒子，是中微子（Neutrino）的超對稱伴子。
在粒子物理學(xué)里，超對稱粒子或超伴子是一種以超對稱聯(lián)系到另一種較常見粒子的粒子。在這物理理論中，每種費(fèi)米子都應(yīng)有一種玻色子“拍檔”（費(fèi)米子的超對稱粒子），反之亦然。沒有“破缺”的超對稱預(yù)測：一顆粒子和其超對稱粒子都應(yīng)有完全相同的質(zhì)量。至今仍然沒有標(biāo)準(zhǔn)模型粒子的超對稱粒子被發(fā)現(xiàn)。這可能表示超對稱理論是錯誤的，或超對稱并不是一種“不破”的對稱性。如果超對稱粒子被發(fā)現(xiàn)，其質(zhì)量會決定超對稱破裂時的尺度
就實(shí)標(biāo)量的粒子（如軸子）而言，它們有一個費(fèi)米子超對稱粒子，也有一個實(shí)標(biāo)量場。
在延伸的超對稱里，一種特定粒子可能會有多于一個超對稱粒子。舉例，在四維空間里，一個光子會有兩個恩里科·費(fèi)米超對稱粒子和一個標(biāo)量超對稱粒子。
在零維的情況下（常被稱作矩陣力學(xué)），有可能存在超對稱，但沒有超對稱粒子。然而，這只有在當(dāng)超對稱性不包含超對稱粒子的情況下才成立。
實(shí)驗(yàn)研究
自上世紀(jì)80年代，超對稱理論就已成為在物理學(xué)中超越標(biāo)準(zhǔn)模型的最佳候選理論。但尋找超對稱粒子的實(shí)驗(yàn)迄今一無所獲，反而一再佐證了標(biāo)準(zhǔn)模型的合理性。這造成了超對稱理論具有無限希望，而現(xiàn)實(shí)卻存在疑問的矛盾情況。
大型強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)未找到超對稱粒子
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在LHCb設(shè)備上進(jìn)行的，這一設(shè)備是安裝在瑞士-法國邊境的歐洲核子研究中心(CERN)的這臺大型對撞機(jī)環(huán)路中的4臺大型探測設(shè)備之一。利物浦大學(xué)的塔拉·希爾斯(Tarashears)博士是這一設(shè)備工作組的發(fā)言人，他說：“實(shí)驗(yàn)的結(jié)果已經(jīng)將超對稱理論置于聚光燈下?！?/p>
在實(shí)驗(yàn)中，物理學(xué)家們試圖以前所未有的精度觀察B介子的衰變情況。如果超對稱粒子果真存在，那么B介子的衰變頻率將要比它們不存在的情況下高得多。除此之外，如果超對稱粒子存在，它們的物質(zhì)和反物質(zhì)版本粒子衰變時表現(xiàn)的差異也應(yīng)當(dāng)要更大一些。
科學(xué)界渴盼了解這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，尤其是在美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室質(zhì)子—反質(zhì)子對撞機(jī)(Tevatron)得到的結(jié)果似乎暗示B介子的衰變確實(shí)受到超對稱粒子影響的結(jié)果之后，科學(xué)界就更加需要某種證實(shí)或澄清的結(jié)果出現(xiàn)。然而，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析之后，LHC的科研人員報(bào)告他們未能找到任何有關(guān)超對稱粒子的蛛絲馬跡。
根據(jù)LHC實(shí)驗(yàn)工作組成員，帝國理工學(xué)院的約旦·納什(Jordan Nash)教授的說法，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至今，我們應(yīng)當(dāng)已經(jīng)觀察到一些超對稱粒子的線索了。他說：“我們至今未能找到任何直接或間接的證據(jù)證明這一理論，這說明要么我們對這一理論的理解是不全面的，要么它的本質(zhì)和我們所想還存在差異，再或者就是這種粒子根本就不存在?！闭f出最后這句話時，納什教授滿臉失望。
有趣的一幕是，當(dāng)年和超對稱理論同時代的一些“陳舊”的理論現(xiàn)在又再一次開始活躍，因?yàn)楫?dāng)年壓制它們風(fēng)頭的超對稱理論現(xiàn)在正面臨危機(jī)。根據(jù)林肯教授的說法，一些年輕的理論物理學(xué)家已經(jīng)開始嘗試構(gòu)建某種全新的理論，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為超對稱理論已經(jīng)“過時”了。
“這是一種優(yōu)美的理論”，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室（Fermilab）的Joseph?Lykken在英國廣播公司節(jié)目中談到超對稱理論時所言，“它解釋了暗物質(zhì)，解釋了希格斯玻色子（Higgs?boson），解釋了宇宙論的一些方面，但這并不意味著它就是正確的?！?/p>
參考資料 >