在大型强子对撞机（一个17英里长的瑞士CERN实验室的环形隧道）的实验中，没有出现超出标准模型预测的“新物理”的暗示，它们以高能量将质子砸在一起。作为1982年在莫斯科的一位年轻理论家，米哈伊尔希夫曼被一种称为超对称的优雅新理论所吸引，该理论试图将已知的基本粒子纳入更完整的宇宙清单。
“我那时的论文确实散发出热情，”现年63岁的明尼苏达大学教授希夫曼说。几十年来，他和其他数千名物理学家发展了超对称假说，相信实验会证实这一点。“但大自然显然不想要它，”他说。“至少不是原来的简单形式。”
由于世界上最大的超级滑翔机无法找到理论认为必须存在的任何粒子，Shifman正在加入越来越多的研究人员，敦促他们的同行改变方向。
在上个月发布在物理网站上的一篇文章中，希夫曼呼吁他的同事们放弃“发展过于对称的巴洛克式美学上没有吸引力的超对称修改”的道路，以解决这个理论的更直接版本失败的事实。实验测试。他写道，现在是“开始思考和发展新思想”的时候了。
但是没有什么可以继续发展的。到目前为止，标准模型之外没有任何“新物理”的提示 - 已经接受的描述已知基本粒子的方程组 - 已经出现在大型强子对撞机的实验中，由日内瓦以外的欧洲研究实验室CERN或其他任何地方运行。（标准模型预测了最近发现的希格斯玻色子。）上周在日本京都举行的强子对撞物理会议上发布的最新一轮质子粉碎实验排除了另一大类超对称模型，以及其他通过在几个粒子衰变的速率中找不到意外的“新物理学”理论。
“当然，这是令人失望的，”希夫曼说。“我们不是神。我们不是先知。如果没有实验数据的指导，你怎么猜自然？“
作为一种称为超对称的流行理论的早期开发者之一，米哈伊尔希夫曼对实验测试失败感到失望。年轻的粒子物理学家现在面临着一个艰难的选择：遵循他们的导师们长达数十年的追踪，采用更加人为的超对称版本，或者在没有任何有趣的新数据的指导下自行罢工。
“这是一个我们大多数人都试图不回答的难题，”法国奥赛巴黎南大学的理论粒子物理学家亚当福尔科夫斯基说，他现在在欧洲核子研究中心工作。在一篇关于上周结果的博客文章中，Falkowski开玩笑说是时候开始申请神经科学的工作了。
斯蒂芬马丁是北伊利诺伊大学的高能粒子物理学家斯蒂芬马丁说，他从事超对称工作，或简称SUSY，他说：“你无法真正称之为令人鼓舞。” “我当然不是一个认为SUSY必须是正确的人； 我想不出更好的事情。“
几十年来，超对称性一直主导着粒子物理学领域，除了标准模型之外，除了一些替代物理学之外的其他理论。
“很难夸大过去20到30年间粒子物理学家在SUSY中作为假设投入了多少，因此这个想法的失败将对该领域产生重大影响，”粒子理论家彼得·沃伊特说。哥伦比亚大学数学家。
该理论引人入胜有三个主要原因：它预测存在可能构成“暗物质”的粒子，这是一种渗透到星系外围的无形物质。它统一了三种高能量的基本力量。而且 - 迄今为止研究超对称的最大动机 - 它解决了物理学中的一个难题，即层次问题。
这个问题来自于引力和弱核力之间的差异，核力大约为1亿亿亿亿（10 ^ 32）倍，并且在更小的尺度上起到介导原子核内部相互作用的作用。携带弱力的粒子，称为W和Z玻色子，从希格斯场得到它们的质量，希格斯场是一个能够使所有空间饱和的能量场。但目前还不清楚为什么希格斯场的能量，以及因此W和Z玻色子的质量不大。因为其他粒子与希格斯场交织在一起，所以在称为量子涨落的事件中，它们的能量应该溢入其中。这应该迅速提升希格斯场的能量，使W和Z玻色子更加庞大，并使弱核力与重力一样弱。
超对称性通过理论化每个基本粒子的“超级伙伴”孪生来解决层次问题。根据这一理论，构成物质的费米子具有超级共有体，即玻色子，它们传递力量，现有的玻色子具有费米子的超级伴侣。由于粒子和它们的超级伙伴是相反的类型，它们对希格斯场的能量贡献有相反的标志：一个拨打它的能量，另一个拨打它。该对的贡献抵消了，导致希格斯场没有灾难性的影响。作为奖励，其中一个未被发现的超级合作伙伴可能构成暗物质。
“超对称是一种如此美丽的结构，在物理学中，我们允许这种美和审美质量来指导我们认为真相的地方，”哥伦比亚大学理论物理学家Brian Greene说。
超对称性提出标准模型中的每个粒子（如左图所示）都有一个“超级粒子”粒子仍在等待发现。随着时间的推移，由于超级合作伙伴未能实现，超对称性变得不那么美丽了。根据主流模型，为了逃避检测，超级粒子必须比双胞胎重得多，用狂欢镜代替精确对称。物理学家已经提出了关于对称性如何破裂的广泛想法，产生了无数版本的超对称性。
但超对称性的破裂可能会带来新的问题。“与现有的颗粒相比，你需要制造一些超级配件的重量越大，取消它们的效果就越不起作用，”马丁解释道。
20世纪80年代，大多数粒子物理学家认为他们会发现仅比已知粒子稍重的超级配体。但是，伊利诺伊州巴达维亚费米实验室现已退役的粒子加速器Tevatron没有发现这样的证据。随着大型强子对撞机探测到越来越高的能量而没有任何超对称粒子的迹象，一些物理学家说这个理论已经死了。“我认为LHC是最后一次喘气，”Woit说。
今天，超对称性的大多数剩余可行版本预测超级伙伴如此沉重，以至于如果不是因为各个超级伙伴之间的微调取消，它们会压倒他们更轻的双胞胎的影响。但引入微调以减少损害并解决等级问题会让一些物理学家感到不舒服。“也许这表明我们应该退后一步，重新开始思考引入基于SUSY的现象学的问题，”Shifman说。
根据主流超对称模型，由于超级合作伙伴尚未被发现，它们必须比已知的粒子重得多，将精确的对称性变成更多的狂欢镜。但是一些理论家正在向前迈进，他们认为，与原始理论的美丽形成鲜明对比的是，自然界可能只是一个丑陋的超级粒子与微调的组合。罗格斯大学（Rutgers University）的粒子物理学家马特斯特拉斯勒（Matt Strassler）说：“我认为把重点放在流行的超对称版本上是错误的。” “人气竞赛不是可靠的真理衡量标准。”
在一些不那么受欢迎的超对称模型中，最轻的超级配件并不是大型强子对撞机实验所寻求的。在其他情况下，超级配件并不比现有颗粒重，而只是不太稳定，使得它们更难以检测。在大型强子对撞机在大约两年内升级到全面运行功率后，这些理论将继续在大型强子对撞机上进行测试。
如果没有什么新事物出现 - 这个结果随便被称为“噩梦般的场景” - 三十年前，物理学家们将会留下相同的漏洞，这些漏洞充斥着他们对宇宙的描绘，然后超对称整齐地插入它们。Falkowski说，如果没有更高能量的对撞机来测试替代想法，那么该场将经历一个缓慢的衰变：“粒子物理学中的工作数量将逐渐减少，粒子物理学家将自然消亡。”
目前在欧洲核子研究中心工作的理论家亚当福尔科夫斯基表示，大型强子对撞机缺乏有趣的数据将导致粒子物理学工作岗位数量的逐渐下降。Greene提供更明亮的前景。他说：“科学是一个非常自我纠正的企业。” “错误的想法会及时被淘汰，因为它们并不富有成效，或者因为它们导致我们陷入死胡同。这是以一种奇妙的内部方式发生的。人们继续研究他们发现的令人着迷的东西，科学蜿蜒走向真理。“
