¿Cuál podría ser la próxima “cosa (s)” grande que se descubrirá en el CERN dentro de los próximos 10-15 años?

Answer 1

Sin una cierta desviación de las predicciones esperadas del Modelo Estándar, es difícil adivinar qué nuevas maravillas podrían surgir del CERN u otros grandes aceleradores. Es posible que se necesite un nuevo instrumento, como el International Linear Collider, que genera interacciones más simples con energía precisa para descubrir la próxima gran cosa para la física de partículas.

Pero, sea cual sea el instrumento, nos encantaría ver uno o más de:

• supersimetría, que propone que cada tipo de bosón tiene un tipo de fermión relacionado, y cada tipo de fermión tiene un bosón relacionado.
• Complejidad con los higgs. Hasta ahora, generalmente hemos estado asumiendo que solo hay un campo de Higgs, pero algunas teorías especulativas proponen dos o más. Esta posibilidad fue uno de los motivos para el trabajo de diseño exploratorio inicial en la ILC (anteriormente conocido como NLC)
• ¿Un cuarto tipo de lepton? Tenemos electron, muon, y tau. De la investigación realizada con la fábrica Z-zero en SLAC, no hay razón para pensar que hay un cuarto, pero ¿tal vez él y su compañero de neutrinos son masivos?
• Asimismo, conocemos solo tres generaciones de quarks. Las pistas de una cuarta generación serían fantásticas.
• Las simetrías C, P y T, siempre son de interés y ya se exploraron bastante bien, pero aún no sabemos todo. Los parámetros en el Modelo estándar no son todos los precisos tan precisos como podrían ser.
• La última vez que lo comprobé, no había mucha información experimental sólida sobre bolas de pegamento, ni sobre dibaryons u otras combinaciones no convencionales de quarks y gluones. Tal vez algo va a aparecer?
• Cualquier cosa que no tenga sentido a la luz de la teoría actual. Por lo que sabemos, ya tenemos algunos eventos extraños en los datos sin procesar recopilados de CERN, Fermilab, SLAC o en cualquier otro lugar, esperando a que alguien los revise buscando datos que no sean para los que se diseñaron los experimentos. Actualmente, no soy lo suficientemente activo en física de alta energía para saber hasta qué punto se han cernido los datos, cuánto vale la pena mirar detenidamente, tal vez alguien con un contacto más cercano pueda responder.

Esta lista está lejos de ser completa. Justo lo que he dicho de ahora. El último artículo es donde la verdadera diversión será.

Answer 2

El gran resultado que puede venir del CERN es: ¡NADA!

Uno de los principales problemas actuales en la física de partículas es lo que determina la escala de energía del campo de Higgs y la masa del bosón de Higgs. Las ecuaciones del modelo estándar y la teoría cuántica de campos no solo describen las interacciones entre partículas y fuerzas. Describen cómo las fuerzas de las fuerzas y las masas de partículas (a través del acoplamiento de Higgs) varían con la escala de energía. Pero la teoría requiere que la fuerza de la fuerza y ​​las masas se midan en una escala de energía, antes de que se puedan extrapolar los valores. El ejemplo habitual es la fuerza de la fuerza de color entre los quarks. A altas energías, la “g” es pequeña y se puede medir, por ejemplo, a partir de colisiones protón-antiprotón. Sin embargo, para las energías más bajas, la ‘g’ aumenta hasta que los quarks se unen dentro de los nucleones, y nunca se ve un quark libre. La fuerza electromagnética de la fuerza es pequeña a grandes distancias y aumenta gradualmente a distancias muy pequeñas (aparte de la ley del cuadrado inverso de 1 / r ^ 2).

El problema es que incluso dados los valores medidos de las masas de partículas y los tres acoplamientos de fuerza, el modelo estándar no especifica la fuerza del autoacoplamiento de Higgs y la energía de la expectativa de vacío de Higgs (VEV) del campo de Higgs constante. Si no hay física desconocida a energías más altas, los cálculos muestran que la energía de vacío de Higgs se eleva a la escala de energía máxima, donde la gravedad se encuentra con la mecánica cuántica, la escala de Planck, 10 ^ 15 mayor que la escala de energía del LHC (~ TeV ). Esto se conoce como el problema de la jerarquía, y ha sido llamado uno de los peores cálculos de la física.

El problema es que la mayoría de las soluciones sugeridas para este problema involucran la física para la cual no hay apoyo experimental. Las ideas generalmente provienen de otras teorías, como la teoría de cuerdas, donde se necesita una propiedad llamada supersimetría para minimizar las molestias como la falta de fermiones y las dimensiones adicionales “demasiadas” (26 a solo 10). A pesar del fracaso de la teoría de cuerdas para hacer predicciones útiles (aparte de un Multiverso de ignorancia completa), muchas personas creyeron (y utilizaron como justificación) que la Supersimetría se vería en el LHC. De manera similar, las teorías salvajes de dimensiones adicionales pueden predecir agujeros negros a escala LHC.

Si bien el LHC aún no gobierna completamente nuestras partículas supersimétricas, no se han visto y en los próximos años, la teoría en su forma actual puede ser descartada. Del mismo modo no se han visto agujeros negros, la tierra está segura.

Si de hecho no se encuentran tales especulaciones, eso no es nada nuevo en el LHC, quizás más físicos se concentrarán en los problemas difíciles de la teoría cuántica de campos. Por supuesto, si se encuentra en el LHC el descubrimiento de una nueva partícula, como el cuarto neutrino masivo, un candidato de materia oscura, será un gran problema. Pero no será la molestia teórica de NO encontrar ninguno de los fantasmas sagrados.