Unicampi Jaja

SupersimetraEn la fsica de partculas, la supersimetra es una simetra hipottica que podra relacionar las propiedades de los bosones y los fermiones. La supersimetra tambin es conocida por el acrnimo ingls SUSY.

Aunque todava no se ha verificado experimentalmente que la supersimetra sea una simetra de la naturaleza,1 reviste inters terico porque la supersimetra puede resolver diversos problemas tericos como el problema de la jerarqua, adems de ofrecer candidatos adicionales para explicar la materia oscura.

La supersimetra es parte fundamental de muchos modelos tericos, entre ellos la teora de supercuerdas, que generaliza a la teora de cuerdas.

ndice [ocultar] 1 Introduccin2 Modelo de Wess-Zumino y MSSM3 Supersimetra y LHC4 ReferenciasIntroduccin[editar]Segn el modelo estndar (SM, de sus siglas en ingls) de la fsica de partculas, la materia est formada por fermiones (a su vez divididos en quarks y leptones), y por bosones que son las partculas que transmiten las interacciones fundamentales de la naturaleza (interaccin electromagntica, interaccin nuclear fuerte e interaccin nuclear dbil). La supersimetra extiende el nmero de partculas del SM de forma que a cada partcula le corresponde una compaera supersimtrica denominada super compaera. As, cada bosn tiene una super compaera fermin y viceversa. Las super compaeras de los fermiones son bosones y reciben nombres que comienzan con la letra s; as, el electrn tiene como super compaera el selectrn, y los quarks, los squarks. Las super compaeras de los bosones son fermiones con nombres que terminan en -ino, as la del fotn es el fotino y la del gravitn (si se incluye la gravedad en el modelo), el gravitino. La extensin mnima del modelo estndar que incluye supersimetra se conoce como MSSM (del ingls: Minimal Supersymmetric Standard Model).

Sin embargo, debido a que dichas compaeras supersimtricas an no han podido ser creadas en el laboratorio, sus masas deben ser mucho mayores que las de las partculas originales. Esto implica que la supersimetra, de ser cierta, est rota por algn mecanismo. La especificacin de dicho mecanismo da lugar a diversas simplificaciones del MSSM.

Algunas partculas supersimtricas, como el neutralino, podran explicar el problema de la materia oscura del universo.

Gracias al gran potencial de poder explicar muchas preguntas de la Fsica de Partculas y de la Astrofsica, la teora de la supersimetra posee una gran popularidad, principalmente en la Fsica Terica. La mayora de las teoras cientficas populares, la Teora de la gran unificacin y de la Teora de supercuerdas, son supersimtricas. Sin embargo, a pesar de los argumentos tericos alentadores, hasta ahora no se ha podido demostrar experimentalmente que la supersimetra existe realmente en la naturaleza.

Modelo de Wess-Zumino y MSSM[editar]El primer modelo en la fsica de partculas fue presentado en el ao 1973 por Julius Wess y Bruno Zumino.2 Este modelo, conocido con el nombre de Modelo de Wess-Zumino, no es un modelo real de la naturaleza, sino ms bien, un modelo mnimo supersimtrico con solo un Fermin y su super compaero Boson. A pesar de que el modelo de Wess-Zumino no representa un modelo fsico real, sirve por su sencillez de modelo ejemplo para mostrar ciertos aspectos de los modelos fsicos supersimtricos. El primer modelo supersimtrico compatible con el modelo estndar de la fsica de partculas llamado Modelo Mnimo Estndar Supersimtrico (MSSM), fue enunciado en el ao 1981 por Howard Georgi y Savas Dimopoulos. Segn el MSSM, las masas de los super compaeros se podrn observar en la regin entre 100 GeV hasta 1 TeV mediante el acelerador de partculas conocido como "gran colisionador de hadrones" (en ingls, Large Hadron Collider, LHC), terminado de construir en el ao 2008 en la frontera franco-suiza. Los cientficos esperan poder demostrar mediante el LHC la existencia de los super compaeros de las partculas elementales ya conocidas.

Supersimetra y LHC[editar]Recientes mediciones sobre las colisiones en el LHC no han dado pistas sobre la existencia de las partculas predichas por la supersimetra lo que resulta ser un gran golpe a la teora ya que aunque no la desecha por completo representa en gran medida re-inventar modelos como el anteriormente citado (Wess-Zumino) ya que en los rangos energticos propuestos no se ha encontrado nada an, aunque cabe esperar puesto que no son datos definitivos pero si con altas probabilidades estadsticas.En qu consiste la supersimetra y cmo ayudara a explicar la materia oscura?

Contesta Emma Torr Pastor, investigadora del Instituto de Fsica Corpuscular (IFIC), centro mixto CSIC-Universitat de Valncia, cuya tesis doctoral trata precisamente de la bsqueda de supersimetra en el experimento ATLAS del LHC.

Supersimetra (o como la conocen los fsicos por sus siglas en ingls, SUSY) es una de las teoras ms populares que postulan la existencia de fsica ms all del Modelo Estndar de Fsica de Partculas (teora que describe las partculas elementales y sus interacciones). El Modelo Estndar se construye a partir de simetras muy fundamentales que dan lugar a leyes de conservacin: SUSY incluye todas las simetras que ya contiene el Modelo Estndar y aade otra ms que involucra a un nmero cuntico llamado espn (en ingls spin, 'giro'), una propiedad de las partculas elementales que hace referencia a su momento angular intrnseco.

Este nmero cuntico divide a todas las partculas conocidas en dos tipos: fermiones (con espn semientero) y bosones (con spin entero). Los fermiones en el Modelo Estndar son los quarks y los leptones (como por ejemplo el electrn), mientras que los bosones son los mediadores de las interacciones (como por ejemplo el fotn).

Lo que postula SUSY es que a cada partcula del Modelo Estndar le corresponde un compaero supersimtrico que tiene el espn contrario. Es decir, por cada fermin, SUSY aade un bosn y por cada bosn aade un fermin. Por tanto, el nmero de partculas predicho por SUSY es el doble que en el Modelo Estndar.

Si esta teora es cierta, el LHC debera ser capaz de producir estos compaeros supersimtricos en sus colisiones, puesto que sus masas deben estar en el rango de energas en el que LHC trabaja (14 TeV cuando alcance su mxima energa, a partir de 2015). Los dos experimentos ms grandes del LHC (ATLAS y CMS), denominados 'de carcter general', tienen un programa muy extenso de bsqueda de supersimetra diseado para, en caso de que SUSY sea correcta, detectar su seal.

En cuanto a la relacin entre SUSY y la materia oscura, en la mayora de modelos de supersimetra (es una teora de la que existen muchas variantes, cada una de las cuales predice fenomenologas diferentes), la partcula supersimtrica ms ligera (en ingls LSP: lightest supersymmetric particle) es necesariamente neutra y estable. Esto significa que nuestro Universo estara lleno de estas partculas masivas, neutras y estables, que por tanto seran buenas candidatas a formar la materia oscura.

Si se llega a verificar la existencia de SUSY y se consigue medir la masa de la LSP seremos capaces de decir mucho ms sobre si con SUSY es suficiente para explicar la materia oscura o si se necesita algo ms.

Edicin 23/07/2013

Aqu, uno de las videoconferencias que realizan expertos del CERN en Google sobre SUSY (All about SUSY), ingls:Durante dcadas, los fsicos han explorado una bella teora que prometa una comprensin ms profunda del mundo cuntico. Ahora se encuentran en una encrucijada: si los primeros indicios empricos no aparecen el ao prximo, debern afrontar un cambio de paradigma histrico.Lykken, Joseph Spiropulu, MariaMenearinCompartir

CORTESA DEL CERNEn sntesisLa supersimetra postula que a cada clase de partcula conocida le corresponde una supercompaera hasta ahora no detectada. Su atractivo reside en que podra resolver de un plumazo varios problemas en fsica terica.

Numerosos fsicos confiaban en que las primeras seales empricas de supersimetra apareceran en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Si eso no sucede pronto, la teora se ver en problemas.

El hecho de que las partculas supersimtricas continen sin aparecer ha llevado a algunos investigadores a poner en cuestin ciertas hiptesis que venan asumiendo desde haca dcadas.

Este artculo forma parte de la serie de IyC La fsica de partculas antes y despus del bosn de Higgs.

Al amanecer de un da de verano de 2012, ya bamos por la tercera ronda de caf cuando iniciamos la conexin por vdeo entre nuestra oficina, en el Instituto de Tecnologa de California, y el CERN, en Ginebra. En el monitor aparecieron nuestros compaeros del equipo Razor, uno de los mltiples grupos dedicados a analizar los datos del experimento CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Razor fue creado con el objetivo de buscar seales de supersimetra, una teora propuesta hace 45 aos para reemplazar los modelos convencionales de fsica de partculas, resolver algunos de sus profundos problemas conceptuales y explicar la naturaleza de la materia oscura. Tras largas dcadas de bsqueda, sin embargo, los indicios experimentales de la supersimetra siguen sin aparecer.

Desde el CERN, el lder de Razor, Maurizio Pierini, proyect un grfico con los ltimos datos. A nueve husos horarios de distancia, pudimos ver entrecejos fruncidos en toda la sala: haba una anomala. Alguien debera echar un vistazo a este evento, sugiri Pierini. El evento era uno de los billones de choques entre protones producidos en el LHC. En pocos minutos, los autores de este artculo descargamos el registro completo de la colisin en un porttil.

La supersimetra constituye una bellsima solucin a algunos de los grandes problemas que, desde hace ms de cuatro dcadas, hostigan a los fsicos tericos. Proporciona una serie de respuestas a importantes porqus: por qu las partculas elementales tienen las masas que tienen?, por qu las interacciones fundamentales presentan las intensidades que presentan? En suma, por qu el universo es como es? La supersimetra predice, adems, que el universo debera estar lleno de cierta clase de partculas hasta ahora no detectadas, compaeras supersimtricas de las partculas habituales, las cuales podran resolver el misterio de la materia oscura. No resulta exagerado afirmar que la mayora de los fsicos de partculas cree que la supersimetra debe ser cierta: hasta tal punto resulta convincente. Por ello, muchos investigadores esperaban que el LHC proporcionase los primeros indicios experimentales de su validez.