超對稱(supersymmetry,SUSY)
/ SOO-zee /
自然界的粒子分成兩大家族,脾氣迥然不同。物質粒子叫費米子(fermion),是獨行者——任何兩個都不能處於完全相同的狀態,正因如此原子才有結構,你也無法穿牆而過。傳力粒子叫玻色子(boson),是合群者——任意多個都能擠進同一個狀態,雷射就是這麼運作的。超對稱是一個大膽的想法:這兩大家族其實是同一枚硬幣的兩面——每一個費米子都對應一個夥伴玻色子,每一個玻色子都對應一個夥伴費米子,由一種深層對稱性聯繫起來。
更準確地說,物理學裡的「對稱性」是指你可以做某種改變而規則看上去不變。尋常的對稱性,比如把實驗裝置轉一個方向——定律並不在乎它朝向哪邊。超對稱則要古怪得多:它是在費米子與玻色子之間進行的、保持規則不變的對調。倘若它嚴格成立,每一個已知粒子都會有一個尚未發現的「超夥伴」,帶同樣的電荷、同樣的行為,但家族類型相反,自旋相差半個單位。電子會有一個叫超電子(selectron)的夥伴玻色子;光子會有一個叫光微子(photino)的夥伴費米子,依此類推。
超對稱之所以誘人,是出於具體理由,而非僅僅優雅。超夥伴的量子貢獻會恰好抵消希格斯質量上那個棘手的過度敏感(即層級問題);三種力的強度在高能處會匯聚到同一個點,暗示著大統一;而最輕的超夥伴可能正是暗物質。但要誠實地說:儘管搜尋了數十年,從未見過任何一個超夥伴。大型強子對撞機已把最簡單的版本逼入牆角,所以超對稱雖未死,但那些簡便、最被期待的形式如今已被強烈地不看好。
在一個超對稱的世界裡,電子(費米子)與「超電子」(玻色子)配對,夸克與「超夸克」配對;實驗人員透過尋找那些產生大量「丟失能量」的對撞來搜尋這些較重的夥伴,那能量是被一個看不見的、最輕的超夥伴帶走的。
超對稱把粒子清單翻了一倍——但至今沒有找到任何一個翻倍的夥伴。
如果超對稱嚴格成立,超夥伴就會與已知夥伴一樣重,那我們早該有它們了;它們沒被看到,意味著超對稱若真存在,也必定是被「破缺」的,從而讓那些夥伴變得很重。