Wydaje się, że bez SUSY natężenia oddziaływań nigdy się nie spotkają. SUSY modyfikuje sposób, w jaki ich wartości zbliżają się do siebie, co prowadzi do unifikacji.
Poznacie podstawy teorii, którą fizycy nazywają Modelem Standardowym. W modelu tym cząstki materii dzielą się na trzy rodziny. Do zbudowania całej "zwykłej" materii w dzisiejszym Wszechświecie potrzeba tylko jednej z nich. Jej członkami są następujące cząstki: kwarki u, kwarki d, elektrony i neutrina elektronowe. Do dwóch cięższych rodzin należą kwarki s, kwarki c, miony i neutrina mionowe, oraz kwarki b, kwarki t, taony i neutrina taonowe.
Nauczycie się o czterech pozornie różnych oddziaływaniach występujących pomiędzy tymi cząstkami, takich jak:
Są jednak pewne sprawy, o których się nie dowiecie, ponieważ na niektóre pytania nikt nie zna odpowiedzi. Na przykład, dlaczego istnieją dokładnie trzy rodziny cząstek. Czemu nie więcej czy po prostu nie jedna? Dlaczego masy cząstek elementarnych zawierają się w takim szerokim przedziale i dlaczego we Wszechświecie właściwie nie ma antymaterii?
W CERN-ie buduje się obecnie nowy akcelerator cząstek, który pozwoli następnej generacji badaczy zająć się tymi problemami. Zwany wielkim zderzaczem hadronów (LHC), ma zostać uruchomiony roku 2006.
Najbardziej priorytetowym zadaniem akceleratora LHC jest kłopotliwy problem masy. To godne uwagi, że tak znajome pojęcie jest tak słabo rozumiane. Być może wyjaśnienie zawiera się w modelu standardowym, w idei tak zwanego mechanizmu Higgsa, od nazwiska jednego z fizyków, który ją rozwinął. Zgodnie z tym pomysłem cała przestrzeń jest wypełniona "polem Higgsa", i oddziałując z tym polem cząstki uzyskują masę. Cząstki, które silnie oddziałują z polem Higgsa są ciężkie, natomiast te, które oddziałują słabo, są lekkie. Istnieje co najmniej jedna nowa cząstka związana z polem Higgsa, tak zwany bozon Higgsa będący nośnikiem oddziaływań Higgsa. O ile cząstki Higgsa w ogóle istnieją, będzie je można wytwarzać w LHC w wielkich ilościach, aby naukowcy mogli je dokładnie zbadać.
A co z oddziaływaniami? Naukowcy marzą o stworzeniu jednej teorii unifikującej wszystkie oddziaływania. Sądzą, że kiedy Wszechświat był młody i bardzo gorący, wszystkie oddziaływania zachowywały się w ten sam sposób i miały jednakowe natężenia. Dopiero kiedy ostygł, rozszczepiły się na cztery odrębne oddziaływania.
Widzieliśmy już dowody wskazujące na to, że naukowcy mogą mieć rację. Jeśli wykonacie zadanie "Stała sprzężenia dla oddziaływań silnych", zobaczycie, że natężenie oddziaływania silnego zmienia się wraz z energią. Im wyższa energia, tym staje się słabsze. Natężenia innych oddziaływań również zostały zmierzone przy różnych energiach i wydaje się, że gdy energia rośnie, natężenia oddziaływań zbliżają się do siebie. Za pomocą LHC będzie można sprawdzić, czy ta tendencja utrzymuje się dla energii wyższych, niż dotychczas osiągane.
Następczynią modelu standardowego może się okazać bardzo popularna teoria, zwana "supersymetrią", w skrócie SUSY. Zakłada ona, że dla każdej cząstki materii istnieje partner przenoszący oddziaływania i odwrotnie. Jeśli do obliczeń wprowadzi się supersymetrię, wówczas ekstrapolacja wszystkich oddziaływań wstecz do temperatury wczesnego Wszechświata prowadzi do spotkania się ich natężeń dokładnie we właściwym punkcie. Bez SUSY nigdy się nie spotykają. Jeśli SUSY jest poprawna, wówczas LHC powinien nam umożliwić znalezienie supersymetrycznych partnerów cząstek.
Wydaje się, że bez SUSY natężenia oddziaływań nigdy się nie spotkają. SUSY modyfikuje sposób, w jaki ich wartości zbliżają się do siebie, co prowadzi do unifikacji.
Kolejna zagadka, którą LHC pomoże nam rozwiązać, dotyczy antymaterii. Uważa się, że podczas narodzin Wszechświata materia i antymateria zostały wytworzone w równych ilościach, jednak obecnie żyjemy we Wszechświecie najwyraźniej całkowicie zbudowanym z materii. Co się zatem stało z całą antymaterią? Kiedyś uważano, że antymateria jest doskonałym "odbiciem" materii - że gdyby się zastąpiło materię antymaterią i popatrzyło na wynik w lustrze, nie sposób byłoby zauważyć żadnej różnicy. Obecnie wiemy, że odbicie jest niedoskonałe, i właśnie to mogło doprowadzić do braku równowagi pomiędzy materią a antymaterią.
LHC będzie bardzo dobrym "lustrem dla antymaterii", co umożliwi nam poddanie modelu standardowego jednej z najcięższych jak dotąd prób.
To zaledwie kilka pytań, na które LHC powinien odpowiedzieć, historia pokazała jednak, że największy postęp w nauce często bywa nieoczekiwany. Choć doskonale wiemy, co za pomocą LHC spodziewamy się znaleźć, równie dobrze przyroda może nam zgotować jakieś niespodzianki.
