超越标准模型

超对称(supersymmetry,SUSY)

/ SOO-zee /

自然界的粒子分成两大家族,脾气迥然不同。物质粒子叫费米子(fermion),是独行者——任何两个都不能处于完全相同的状态,正因如此原子才有结构,你也无法穿墙而过。传力粒子叫玻色子(boson),是合群者——任意多个都能挤进同一个状态,激光就是这么工作的。超对称是一个大胆的想法:这两大家族其实是同一枚硬币的两面——每一个费米子都对应一个伙伴玻色子,每一个玻色子都对应一个伙伴费米子,由一种深层对称性联系起来。

更准确地说,物理学里的“对称性”是指你可以做某种改变而规则看上去不变。寻常的对称性,比如把实验装置转一个方向——定律并不在乎它朝向哪边。超对称则要古怪得多:它是在费米子与玻色子之间进行的、保持规则不变的对调。倘若它严格成立,每一个已知粒子都会有一个尚未发现的“超伙伴”,带同样的电荷、同样的行为,但家族类型相反,自旋相差半个单位。电子会有一个叫超电子(selectron)的伙伴玻色子;光子会有一个叫光微子(photino)的伙伴费米子,依此类推。

超对称之所以诱人,是出于具体理由,而非仅仅优雅。超伙伴的量子贡献会恰好抵消希格斯质量上那个棘手的过度敏感(即层级问题);三种力的强度在高能处会汇聚到同一个点,暗示着大统一;而最轻的超伙伴可能正是暗物质。但要诚实地说:尽管搜寻了数十年,从未见过任何一个超伙伴。大型强子对撞机已把最简单的版本逼入墙角,所以超对称虽未死,但那些简便、最被期待的形式如今已被强烈地不看好。

在一个超对称的世界里,电子(费米子)与“超电子”(玻色子)配对,夸克与“超夸克”配对;实验人员通过寻找那些产生大量“丢失能量”的对撞来搜寻这些较重的伙伴,那能量是被一个看不见的、最轻的超伙伴带走的。

超对称把粒子清单翻了一倍——但至今没有找到任何一个翻倍的伙伴。

如果超对称严格成立,超伙伴就会与已知伙伴一样重,那我们早该有它们了;它们没被看到,意味着超对称若真存在,也必定是被“破缺”的,从而让那些伙伴变得很重。

又称
SUSY超对称性超對稱性