11 februari 2012

Zoem zoem: geruchten over een supersymmetrische partner van het top quark

Hebben ze de stop-quark ontdekt?

Het zoemt weer flink rond op het internet. Nee, niet over het Higgs boson, dat zoemen is even stilgevallen. Het zoemen is dit keer over supersymmetrie. Volgens de geruchtenmachine zou men bij ‘s werelds grootste deeltjesversneller de Large Hadron Collider van CERN in Zwitserland signalen hebben gezien – een ‘excess’ zoals ze dat noemen – van een zogenaamd stop, beter gezegd een s-top, een supersymmetrische partner van het zwaarste quark dat er is, het top-quark. Volgens de theorie van de supersymmetrie, dikwijls afgekort met SUSY, heeft ieder elementair deeltje een zogenaamde superpartner. Voor quarks zijn dat de squarks en in het geval van het top-quark is dat de stop-quark. Op dinsdag 14 februari a.s. wordt een seminarium bij de LHC gehouden en de natuurkundige Ximo Poveda Torres (University of Wisconsin) zal daar dan een presentatie geven, getiteld:

Search for supersymmetry in events involving third generation squarks and sleptons with ATLAS (niet onbelangrijk: “Tea and Coffee will be served at 10h30″)

Men denkt dat hij dan meer zal gaan vertellen over het stop-quark. Op dit moment is er verder weinig nieuws te vertellen, behalve dat áls het gerucht juist is men geschiedenis bij de LHC heeft geschreven, omdat het dan de eerste keer is dat daadwerkelijk een eerste teken van supersymmetrie gevonden is en daarmee van Nieuwe Natuurkunde, d.w.z. natuurkunde voorbij het Standaardmodel. Hieronder nog een videoclip over de speurtocht naar supersymmetrie bij de LHC.

:bron: Bron: The Reference Frame.

Een leuke en interessante video over supersymmetrie

De theorie van supersymmetrie (SUSY) kan ingewikkeld zijn, á la

\{ Q_{ \alpha }, \bar{Q_{ \dot{ \beta }}} \} = 2( \sigma{}^{\mu} )_{ \alpha \dot{ \beta }} P_{\mu}

- een voorbeeld van de Super-Poincaré algebra. Maar het kan ook een tikkeltje eenvoudiger zijn, middels video’s zoals deze:

Scheelt wel, nietwaar? :bron: Bron: The Reference Frame.

Hoe nu verder met de Higgs bosonen en supersymmetrie?

Na de twee grote fysica-conferenties in Grenoble (EPS-HEP) en in Mumbai (LP-11) wordt overal de vraag gesteld hoe het verder zal gaan met de zoektocht naar het Higgs boson en naar supersymmetrie. Op beide conferenties werden de resultaten bekendgemaakt van de analyse van de botsingen van triljarden protonen in de grote deeltjesversneller van CERN bij Grenoble, de Large Hadron Collider (LHC), botsingen die vooral door de detectoren ATLAS en CMS in de gaten worden gehouden. De uitkomst van beide conferenties was teleurstellend: niets te zien. Alleen kon het mogelijke massabereik van Higgs bosonen – áls ze bestaan – worden verkleind. Door een verslaggever van de BBC werd de theorie van de supersymmetrie, waarbij aan alle gewone elementaire deeltjes een zwaar supersymmetrisch ‘schaduwdeeltje’ wordt gekoppeld, direct de prullenbak in gegooid, maar dat heeft bij veel natuurkundigen kwaad bloed gezet. Men denkt dat de theorie helemaal niet overboord hoeft te worden gezet en dat komende maanden, als de hoeveelheid waarnemingen van de LHC zal toenemen van 2 inverse femtobarn nu tot 5 inverse femtobarn eind dit jaar, aanwijzingen zullen worden gevonden voor ‘nieuwe fysica’, zoals ze het noemen. Een paar ideeën die de ronde doen: een solo-Higgs boson lichter dan 130 GeV zou het vacuüm instabiel1 kunnen maken, maar aangevuld met supersymmetrische Higgsino’s zou ‘ie perfect kunnen bestaan.  Het zou ook kunnen dat het Higgs boson héél zwaar is, met een massa boven 480 GeV. OK, dat past niet in het Standaard Model, maar daar is nou juist nieuwe fysica voor nodig. Grote conferenties staan komende maanden niet voor de boeg, maar dat zal de natuurkundigen er niet van weerhouden op de diverse fora, blogs en op The Arxiv een duit in het zakje te doen en te speculeren over het Higgs boson en de supersymmetrie. :bron: Bron: Vixra.

Noot:
  1. Over die vacuüm instabiliteit heb ik eerder al eens geschreven. []

Einde verhaal voor de supersymmetrie-theorieën?

Elementaire deeljes (links) en hun supersymmetrische partners (rechts)

Natuurkundigen die denken dat alle ‘gewone’ elementaire deeltjes, zoals protonen, neutronen en electronen, ook een veel zwaardere supersymmetrische partner hebben, zijn na de Lepton Foton 2011 conferentie in Mumbai, van een koude kermis thuisgekomen. Vandaag op de laatste dag van die conferentie werden de resultaten bekendgemaakt van LHCb, één van de vier aan de Large Hadron Collider (LHC) verbonden detectoren. De ‘b’ van de detector staat voor beauty, maar het is ook een verwijzing naar de zogenaamde b-fysica, de natuurkunde van de B-mesonen. Indien supersymmetrie – afgekort ‘Susy’ – bestaat dan zou dat aan het verval van B-mesonen te zien moeten zijn. Niet alleen zouden ze vaker moeten vervallen dan zonder supersymmetrie, maar ook zouden B-mesonen anders vervallen dan anti-B-mesonen, hun antimateriepartners. Experimenten met de D0 detector van de Amerikaanse Tevatron deeltjesversneller van Fermilab hadden hier eerder aanwijzingen voor gegeven en dat gaf theoretici hoop dat met de LHCb snel het definitieve bewijs voor het bestaan van supersymmetrie zou worden gevonden. Maar die hoop werd vanmorgen hardnekkig de grond in geboord. de LHCb heeft die aanwijzingen na 2 inverse femtobarn aan botsingen niet kunnen bevestigen, d.w.z. er is geen CP schending in het verval van Bs-mesonen waargenomen. Er zijn hieruit enkele conclusies te trekken: het kan zijn dat de eenvoudigste supersymmetrie-theorie niet klopt (of delen ervan, zoals in The Reference Frame wordt betoogd) en dat wellicht een ingewikkelder theorie – zoals die van het Technicolor – wel bestaansrecht heeft. Het kan echter ook betekenen dat supersymmetrie gewoon niet bestaat. De laatste mogelijkheid wordt betreurd, want zoiets als het bestaan van donkere materie, goed voor het vullen van een kwart van het gehele heelal, kan beter worden verklaard mét supersymmetrie dan zonder. :bron: Bron: Résonaances + BBC.

Wat kunnen we van de komende Lepton-Foton conferentie verwachten?

Maandag 22 augustus start de Lepton-Foton conferentie

Komende maandag start in het Indiase Mumbai de grote Lepton-Foton conferentie 2011, officieel de XXV International Symposium on Lepton Photon Interactions at High Energies. Het is druk met conferenties, want een maand terug maakten we in Grenoble EPS-HEP 2011 mee, een vergelijkbare conferentie voor hoge energiefysica. Uitkomst van EPS-HEP 2011 was dat significante signalen van een Higgs boson en supersymmetrie in de grote deeltjesversnellers Tevatron en de Large Hadron Collider niet waren gevonden. Wel wist men het mogelijke massabareik van de Higgs bosonen flink te verkleinen. Je zou zeggen ‘goh, dat maandje verschil zal toch geen verschil uitmaken in de te publiceren resultaten?’, maar dat klopt niet. In die ene maand heeft de LHC van CERN bij Genève maar liefst één inverse femtobarn meer aan data verzameld, het totaal nu op twee inverse fb brengend. Dat is zelfs tien keer meer dan drie maanden geleden. Signalen van één of meerdere Higgs bosonen moeten uit de grafieken oprijzen, die met de detectoren zoals ATLAS en CMS worden verzameld en hoe meer verkregen data hoe meer kans dat signalen boven de ruis uitstijgen. Er wordt al druk gespeculeerd over hetgeen de teams van ATLAS en CMS van de LHC en D0 en CDF van de Tevatron aan resultaten gaan presenteren. Wordt het een Higgs boson ergens tussen 115 en 130 GeV of eentje rond 144 geV? Vindt men eindelijk aanwijzingen voor het bestaan van supersymmetrie? Volgende week zaterdag uiterlijk, als LP 2011 wordt afgesloten, weten we het. Geduld mensen! :bron: Bron: The Reference Frame.

Dat belooft wat: EPS-HEP 2011 komt er aan!

OK mensen, opgelet: op donderdag 21 juni start in Grenoble EPS-HEP 2011. Oftewel de European Physical Society’s (EPS) tweejaarlijkse conferentie over high-energy physics (HEP), waarbij 600 vooraanstaande natuurkundigen van over de gehele wereld de nieuwste resultaten van hun onderzoek presenteren. “Ehhh…. ja dus? EPS-HEP 2001, so what?” hoor ik jullie al zeggen. Wat is daar zo bijzonder aan? Nou simpel: grote kans dat er volgende week op de conferentie NIEUWS wordt geschreven, nieuws met hoofdletters. Ik lees vandaag diverse blogs van betrokken natuurkundigen en hun hart klopt vol verwachting bij de dingen die komen gaan. Waar het om gaat is ‘Nieuwe natuurkunde’ voorbij het Standaardmodel, het model dat in de jaren zeventig is opgesteld en dat beschrijft hoe de wereld van elementaire deeltjes en natuurkrachten in elkaar zit. Op EPS-HEP 2011 zullen teams van de CDF- en D0-detectoren van de Amerikaanse Tevatron deeltjesversneller en teams van de CMS en ATLAS-detectoren van de Europese Large Hadron Collider de nieuwste resultaten presenteren. CDF en D0 hebben 8,5/fb en 8,9/fb  aan data van botsingen tussen protonen en antiprotonen verzameld, CMS en ATLAS doen het met 1/fb aan data van protonenbotsingen. Da’s véél meer dan tot nu toe gepresenteerde resultaten. Op blogs als viXra en The Reference Frame wordt druk gespeculeerd dat op de aanstaande conferentie meer zal worden verteld over het beroemde Higgs-boson en over supersymmetrie. De Tevatron sluit in het najaar z’n deuren wegens bezuinigingen, dus het zou best kunnen dat de daar werkzame natuurkundigen op grandioze wijze – met Nieuwe Natuurkunde – afscheid van ‘hun’ versneller willen nemen. We houden het voor jullie allemaal scherp in de gaten, daar in Grenoble! :bron: Bron: viXra Blog en The Reference Frame.

Eh… even wat anders: ik had deze blog einde vanmiddag al geschreven en gepubliceerd. Bleek op onverklaarbare wijze alleen de eerste regel opgeslagen te zijn. Grrrrrrrrrr. :evil: Vandaar dat ik het net allemaal opnieuw heb lopen schrijven, iedere regel zorgvuldig opslaand. Zucht….

Nee, de LHC heeft SUSY nog niet gevonden

De wereld van deeltjes (links) en supersymmetrische deeltjes (rechts)

Deze week werd bekendgemaakt dat experimenten met twee gigantische detectoren, ATLAS en CMS, die aan de Large Hadron Collider (LHC) bij Genève zijn verbonden, geen signalen hebben opgeleverd van het bestaan van SUSY. Huh, SUSY? Yep, SUperSYymmetrie. Daarbij heeft ieder elementair deeltje een zogenaamde supersymmetrische partner: quarks – bouwstenen van protonen en neutronen – hebben s-quarks als supersymmetrische partner, fotonen hebben fotino’s, leptonen hebben s-leptonen, higgs-deeltjes (àls ze bestaan) hebben higgsino’s, W-bosonen hebben W-ino’s, Z-bosonen hebben Z-ino’s, enzovoorts (zie de afbeelding). Veel natuurkundigen worden helemaal wild van het idee dat SUSY bestaat en hun hoop was dat de LHC, ‘s werelds grootste deeltjesversneller, na een jaar van protonenbotsingen in 2010, een spoor van SUSY zou laten zien.  Men keek met name naar mogelijke signalen die voorspeld werden met het eenvoudigste model van SUSY, namelijk het constrained minimal supersymmetric standard model (CMSSM) met minimale supergravitie (mSUGRA). Uitkomst: noppes sporen, noppes signalen, noppes mSUGRA/CMSSM. Tenminste tot nu toe. De hoop is nu dat in de volgende ‘run’, die tot eind 2012 duurt, wel signalen worden opgevangen van SUSY. :bron: Bron: New Scientist.

Video: supersymmetrie, extra dimensies en het ontstaan van massa

Ik geef het direct toe: het is geen recente video, maar het blijft nog altijd boeiend om ruim een uur te kijken en luisteren naar prof. Marjorie Shapiro’s lezing van 18 juni 2007, waarin zij het heeft over supersymmetrie, extra dimensies en het ontstaan van massa. De Large Hadron Collider stond toen nog letterlijk in de steigers en de PetaScale Data Analysis, waarbij meer dan 1 petabyte/seconde aan ruwe data wordt opgehoest door de LHC-detectoren zoals Atlas, was nog theorie. Inmiddels draait de LHC en is ‘t goed Shapiro (werkzaam op de Universiteit van Berkeley) te horen uitleggen wat men nou precies hoopt waar te nemen.

Bron: Bruceleeeowe’s Blog.

Video: Superpartners bij de LHC

Ik stuitte vandaag op deze grappige video over de wereld van supersymmetrische deeltjes, waar men wellicht op gaat stuiten in de Large Hadron Collider. Wat ze zingen is amper te verstaan, maar gelukkig is er ondertiteling bij:

De video is gemaakt door het duo Don Garbutt en Leif Baker en ze hebben gebruik gemaakt van een Arturia Moog Model V met een Roland synthesizer. ‘t Is maar dat je het weet. De LHC gaat overigens vanaf komende donderdag – 25 februari 2010 – weer in gebruik en de botsingsenergie die ze daarbij willen bereiken bedraagt 7 TeV. Da’s de helft van de 14 TeV die theoretisch mogelijk is en die ze ergens in 2013 hopen te bereiken. Bron: Motl’s Blogspot.

Zag de B-fabriek een supersymmetrisch deeltje?

Verval van deeltjes in Belle

Verval van deeltjes in Belle

Met de Belle deeltjesversneller in Tsukuba, Japan, knallen ze continue met hoge snelheid electronen en positronen tegen elkaar, waarbij miljoenen paren van zogenaamde B mesonen en anti-B mesonen worden gecreeërd. Om die reden noemen ze Belle ook wel de B-factory, de B-fabriek dus. Onlangs hebben ze bij die experimenten een asymmetrie in de resultaten gevonden die niet verklaard kan worden met het standaardmodel van de elementaire deeltjes. Af en toe – dat wil zeggen één keer per miljoen botsingen van een electron en positron – verandert zo’n B meson in een K* meson plus een deeltje/antideeltje. Dat laatste kan bijvoorbeeld opnieuw een electron en positron zijn of hun zwaardere neefjes het muon en anti-muon. Voor natuurkundigen is het belangrijk op te letten wat de richting is van die geproduceerde deeltjes. Het standaardmodel voorspelt al een asymmetrie in die richting, maar wat de natuurkundigen in de B-fabriek zagen was een kleine asymmetrie bóvenop die ‘standaard-asymmetrie’. In maar liefst 230 gevallen werd die extra asymmetrie waargenomen. Dit wijst er op dat bij het verval van de electronen en positronen naast het B meson nog een zeer massief, maar kortlevend deeltje wordt geproduceerd. Een dergelijk deeltje zóu de supersymmetrische partner van een gewoon elementair deeltje kunnen zijn, maar zeker is dit nog niet. Volgens de zogenaamde SUSY-theorie zouden àlle elementaire deeltjes een supersymmetrische partner hebben. Eén van die supersymmetrische deeltjes is het neutralino. En het leuke van dit alles is dat dàt neutralino op dit moment dé kandidaat is voor Donkere Materie! Kortom, de waarnemingen in de B-fabriek in het verre Japan hebben mogelijk een hint gegeven voor het bestaan van SUSY-deeltjes. Mmmmm, nou nog ergens een bevestiging vinden. Werk aan de winkel voor de Large Hadron Collider. :-) Liefhebbers van hardcore natuurkunde kunnen overigens hier (bijna 3 Mb) een uitgebreide beschrijving van de experimenten in de B-fabriek vinden. Bron: ScienceNews.

Switch to our mobile site