แนวทางสมัยใหม่ที่นักฟิสิกส์ใช้ในการพยายาม
ทำความเข้าใจกฎขั้นสูงสุดของธรรมชาตินั้นถูกกำหนด เว็บสล็อต โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ในกรณีนี้ แนวคิดของแรงในระยะไกลจะถูกยกเลิกและความสมมาตรเป็นหลักการพื้นฐาน ไอน์สไตน์มีสัญชาตญาณที่จะเห็นว่าความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับกฎทางกายภาพนั้นต้องการการบำบัดแบบรวมศูนย์สำหรับแรงโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นแรงทั้งสองที่ทราบกันในขณะนั้น
แนวคิดเรื่องการรวมเป็นหนึ่งนี้ยังคงเป็นหัวใจสำคัญของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีร่วมสมัย แต่นับแต่นั้นมาก็มีการค้นพบแรงใหม่สองชนิดในโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ ได้แก่ แรงแรง รับผิดชอบต่อการเกาะกันของนิวเคลียส และแรงอ่อน เช่น การสลายตัวของนิวตรอน แรงเหล่านี้เข้าใจแล้วในแง่ของหลักการสมมาตรอย่างง่าย และอธิบายไว้อย่างดีด้วยสิ่งที่เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน อันที่จริง โมเดลมาตรฐานบรรลุความฝันของไอน์สไตน์ในการรวมเป็นหนึ่งบางส่วน เพราะมันระบุแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงอ่อนเป็นเอนทิตีเดียว ด้วยเหตุนี้ โมเดลมาตรฐานจึงให้คำอธิบายที่ประสบความสำเร็จอย่างยอดเยี่ยมของการโต้ตอบของอนุภาคที่ได้รับการยืนยันจากการทดลองด้วยความแม่นยำอย่างพิถีพิถัน
แบบจำลองมาตรฐานเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมที่ช่วยให้นักฟิสิกส์ในปัจจุบันสามารถตอบคำถามพื้นฐานที่สุดเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคของสสารและวิวัฒนาการของจักรวาลได้ โดยเริ่มจากหนึ่งในพันล้านวินาทีหลังบิ๊กแบง อย่างไรก็ตาม มันไม่สามารถเป็นทฤษฎีขั้นสูงสุดของกฎกายภาพได้ ดังที่ Gordon Kane กล่าวไว้ในหนังสือของเขาว่า “ผู้ที่ศึกษาและศึกษานาฬิกาไม่เพียงแต่สามารถอธิบายการทำงานของนาฬิกาเรือนนั้นได้เท่านั้น แต่ยังบอกได้ด้วยว่าเหตุใดนาฬิกาทำงาน”. นักฟิสิกส์ไม่เพียงต้องการอธิบายว่าจักรวาลทำงานอย่างไร แต่ยังต้องการเข้าใจว่าทำไมมันถึงทำงานในลักษณะนั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกเขาต้องการได้มาซึ่งทฤษฎีขั้นสูงสุดที่เป็นรากฐานของแบบจำลองมาตรฐาน บรรลุการรวมพลังทั้งหมดเข้าด้วยกัน และระบุหลักการสมมาตรพื้นฐานที่กำหนดกฎแห่งธรรมชาติ ตามที่ Kane อธิบาย ความสำเร็จของเป้าหมายนี้อาจอยู่ไม่ไกลนัก และสมมาตรยิ่งยวดอาจเป็นกุญแจสำคัญที่จะนำเราไปสู่เป้าหมาย
สมมาตรยิ่งยวดเป็นสมมาตรที่ผิดปกติ
ซึ่งมีการแลกเปลี่ยนอนุภาคที่มีการหมุนเป็นจำนวนเต็ม (โบซอน) และสปินครึ่งจำนวนเต็ม (เฟอร์มิออน) หากมีสมมาตรยิ่งยวด กฎของฟิสิกส์อนุภาคจะไม่ได้รับผลกระทบจากการแลกเปลี่ยนพิเศษของโบซอนและเฟอร์มิออน เนื่องจากในบรรดาอนุภาคที่รู้จัก โบซอนเป็นพาหะของแรงและเฟอร์มิออนอธิบายสสาร สมมาตรยิ่งยวดอาจบอกเราบางอย่างเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับสสาร ในโลกที่สมมาตรยิ่งยวด แนวความคิดของอวกาศ-เวลาถูกครอบงำโดยตัวตนทางกายภาพใหม่: ซูเปอร์สเปซ ซูเปอร์สเปซเป็นส่วนขยายของสเปซ-เวลาธรรมดาที่เปิดมิติใหม่ มิติเหล่านี้มีคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ที่แปลกประหลาดมาก เนื่องจากพิกัดของพวกมันไม่ใช่ตัวเลขปกติ แต่เป็นตัวแปรต่อต้านการสลับสับเปลี่ยน (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ผลคูณของตัวเลขA สองตัว และBตอบสนองคุณสมบัติที่ผิดปกติA × B = – B × A )
ทั้งหมดนี้อาจฟังดูเป็นนามธรรมมาก อันที่จริงรายละเอียดทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีค่อนข้างเกี่ยวข้อง นอกจากนี้ นี่ไม่ใช่ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ตัดสินแล้ว แต่เป็นสาขาการวิจัยที่มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ฉันเชื่อว่านี่คือแง่มุมที่น่าสนใจที่สุดในหนังสือของเคน ผู้อ่านที่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาคมาก่อนมักมีคำอธิบายที่ชัดเจนและชัดเจน ตั้งแต่การแนะนำง่ายๆ สู่โลกฟิสิกส์ของอนุภาคไปจนถึงขอบเขตของการวิจัยในปัจจุบัน ปริศนาและปัญหาที่นักฟิสิกส์พยายามจะแก้ไขนั้นถูกเปิดเผยอย่างชัดเจน ผู้อ่านไม่เพียงแต่ต้องเผชิญกับการพัฒนาทางทฤษฎีล่าสุดในฟิสิกส์อนุภาคเท่านั้น แต่พวกเขายังสามารถเห็นได้ว่านักฟิสิกส์คิดอย่างไรในการทำงานประจำวันของพวกเขา พวกเขาพยายามระบุคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่เหมาะสมอย่างไร และดำเนินการค้นหาคำตอบอย่างไร
ไม่มีใครคาดหวังที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับทฤษฎีที่จัดตั้งขึ้นทางวิทยาศาสตร์ที่นี่ ในทางกลับกัน เราสามารถเรียนรู้ว่าการวิจัยขั้นพื้นฐานทำงานอย่างไร และพัฒนาและกำหนดสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์อย่างไร แน่นอน สมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มีเหตุผลจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบจากการทดลอง และทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวดก็พร้อมสำหรับมัน Kane อธิบายว่าการทดลองของ collider ในอนาคตจะสามารถทดสอบการคาดคะเนที่ทำโดย supersymmetry ได้อย่างไร นี่เป็นข้อแก้ตัวที่มีประโยชน์สำหรับการพาผู้อ่านไปชมเครื่องเร่งความเร็วที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งอนุภาคมูลฐานชนกันที่พลังงานสูงมาก และผลิตภัณฑ์เศษซากจะถูกระบุและวัดโดยเครื่องตรวจจับขนาดยักษ์ที่มีความซับซ้อน ที่สะดุดตาที่สุด คำตอบสุดท้ายเกี่ยวกับชะตากรรมของสมมาตรยิ่งยวดควรมาจาก LHC ซึ่งเป็นเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ที่ CERN
หนังสือเล่มนี้ให้เรื่องราวที่น่าสนใจเกี่ยวกับแนวคิดเชิงทฤษฎีที่อยู่เบื้องหลังสมมาตรยิ่งยวดและโปรแกรมทดลองที่มุ่งเป้าไปที่การยืนยัน ได้รับการบอกเล่าจากผู้มีส่วนได้ส่วนเสียอย่างลึกซึ้งต่อการพัฒนาภาคสนาม Kane เป็นคู่มือที่กระตือรือร้นที่ผู้อ่านรู้สึกว่าเกือบจะมีส่วนร่วมในการวิจัย เมื่อความตึงเครียดก่อตัวขึ้น ใครๆ ก็อยากรู้ว่าเรื่องราวจะจบลงอย่างไร แต่บทสุดท้ายยังไม่ได้เขียน เฉพาะการวิจัยในอนาคตในทฤษฎีและฟิสิกส์ของอนุภาคทดลองเท่านั้นที่จะเปิดเผยว่าสมมาตรยิ่งยวดสามารถทำให้เราเข้าใกล้กฎธรรมชาติขั้นสูงสุดได้หรือไม่ เว็บสล็อต
