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弯曲的旅行 · 第四十一节

《弯曲的旅行》第四十一节

超对称理论能解决希格斯粒子质量的等级问题:标准模型中的虚粒子会给希格斯粒子质量带来巨大的量子贡献,需要引入不自然的微调参数;而在超对称理论中……

超对称理论能解决希格斯粒子质量的等级问题:标准模型中的虚粒子会给希格斯粒子质量带来巨大的量子贡献,需要引入不自然的微调参数;而在超对称理论中,每种粒子的虚贡献与其超对称伙伴的虚贡献大小相等、符号相反,二者恰好抵消,从而保证希格斯粒子保持很轻,无需附加参数。

但现实世界显然不具超对称性,因为若超对称伙伴与已知粒子同质量同电荷,早已被发现。因此超对称必须破缺:粒子与其超对称伙伴产生质量差,质量差的大小反映破缺程度。破缺后虚贡献不再精确抵消,但只要破缺足够小(质量差在弱力级,约几百GeV),希格斯粒子质量的量子贡献仍不会过大,等级问题依然得到解决。这也意味着超对称伙伴质量应在几百GeV量级,LHC若未发现它们,超对称方案即被排除;若发现,则会看到胶微子、超夸克、超轻子等一系列新粒子。

支持超对称的证据还有三方面:一是三种基本力在超对称扩展下更精确地统一于高能量;二是最轻的超对称粒子不衰变,可作为暗物质候选者;三是超弦理论需要超对称。但最强的反驳是,希格斯粒子及其超对称伙伴至今都未被发现,而从解决等级问题的角度看,超对称伙伴本应更轻、更容易被观测到。

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