Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства.

Уединенное нарушение симметрии — мощный инструмент для построения моделей. Реальный мир может содержать разделенные браны, и строя модели с учетом этого предположения, физики могут исследовать целый ряд возможностей.

В предыдущем разделе объяснялось, каким образом в теориях с суперсимметрией можно решить проблемы с меняющими аромат взаимодействиями. Но есть и другой вопрос, бросающий вызов строителю моделей в первую очередь — почему должны существовать разные ароматы кварков и лептонов с разными массами. Механизм Хиггса придает частицам их массы, но точные значения для каждого аромата различны. Это может быть правильным только в случае, когда каждый из ароматов взаимодействует по-разному с тем, что играет роль хиггсовской частицы. Поскольку три аромата каждого типа частиц, например кварки u, с и b, имеют в точности одинаковые калибровочные взаимодействия, возникает загадка, почему все они должны иметь разные массы. Чем-то они должны отличаться друг от друга, но физика частиц Стандартной модели не говорит нам, чем именно.

Мы можем пробовать строить модели, объясняющие разные массы. Но почти неизбежно любая модель будет также содержать нежелательные взаимодействия, которые будут менять ароматы. Нам требуется что-то, позволяющее безопасно различать ароматы, не порождая при этом проблемных взаимодействий.

Нима Аркани-Хамед и выходец из Германии физик Мартин Шмальц предположили, что различные частицы Стандартной модели живут на отдельных бранах, и это позволяет объяснить некоторые массы. Нима и Савас Димопулос обнаружили другую, еще более простую возможность. Они предположили, что существует брана, на которую были захвачены частицы Стандартной модели, и что взаимодействия между частицами на этой бране рассматривают все ароматы одинаково. Но при наличии только симметричных по ароматам взаимодействий, рассматривающих все ароматы одинаково, все частицы будут иметь точно одинаковые массы. Ясно, что мы можем объяснить разные массы только, если есть нечто, что воспринимает частицы по-разному.

Нима и Савас предположили, что другие частицы, ответственные за нарушение симметрии ароматов, были уединены на других бранах. Как и в случае уединенного нарушения суперсимметрии, нарушение симметрии ароматов может быть в этом случае связано с частицами Стандартной модели только через взаимодействия с частицами в балке. Если бы в балке существовало много частиц, взаимодействующих с частицами Стандартной модели, каждая из которых передавала бы нарушение симметрии ароматов от разных бран на разные расстояния, такая модель могла бы объяснить различие масс ароматов Стандартной модели. Нарушение симметрии, передаваемое от удаленных бран, индуцировало бы меньшие массы, чем нарушение симметрии, переданное от ближайших бран. Нима и Савас назвали свою идею сиянием, чтобы подчеркнуть этот факт. Так же, как свет кажется более тусклым, когда его источник находится дальше, эффект нарушения симметрии меньше, когда он порождается более далекой браной. В их сценарии различные ароматы кварков и лептонов будут различными, так как каждый из них будет взаимодействовать с разной браной на разном расстоянии.

Дополнительные измерения и уединение — новые захватывающие подходы к решению задачи в физике частиц. И не нужно на этом останавливаться. Недавно мы показали, что уединение может играть важную роль даже в космологии, науке об эволюции нашей Вселенной. Ясно, что нам еще предстоит открыть все достоинства вселенной (или мультивселенной), содержащей уединенные частицы, так что новые идеи еще придут.

Что нового

• Частицы могут быть уединены на разных бранах.

• Даже крохотные дополнительные измерения могут влиять на свойства наблюдаемых частиц.

• Уединенные частицы не обязательно подчиняются анархическому принципу. Не все взаимодействия обязательно происходят, так как удаленные частицы не могут взаимодействовать непосредственно.

• В модели, в которой частицы, участвующие в нарушении суперсимметрии, уединяются от частиц Стандартной модели, суперсимметрия может быть нарушена без введения взаимодействий, меняющих ароматы частиц.

• Уединенное нарушение суперсимметрии проверяемо на опыте. Если калибрино рождаются на коллайдерах большой энергии, мы можем сравнить массы калибрино и увидеть, согласуются ли их значения с предсказаниями.

• Уединенное нарушение симметрии ароматов может помочь объяснить различия в массах частиц.

Глава 18 Просачивающиеся пассажи: отпечатки дополнительных измерений

I was peeking

But it hasn’t been happened yet

I haven’t been given

My best souvenir I miss you

But I haven’t met you yet.

Bjork[141]