El papel crítico de SUSY en la teoría de cuerdas

Question

En muchos artículos popsci se afirma que String Theory (ST) nació SUSY. Sin embargo ST fue originalmente inventado como una teoría de bosones sólo, que más tarde trajo fermiones en el pliegue. Esto sólo fue posible después de incorporar SUSY. De ahí el antiguo apodo, Superstrings. Mi comprensión es que la teoría de cuerdas (ST) es una "casa de cartas", es decir, colapsa y muere si SUSY es falsificado. ¿Es esto cierto?

Answer 1

Es crucialmente importante distinguir entre los locales de la supersimetría -- supergravedad --y global de la supersimetría, una solución a la supergravedad que tiene al menos un Asesinato spinor. Lo que el LHC busca es la última. Lo que la teoría de cuerdas predice es el antiguo.

La extraordinaria historia de las supercuerdas va como esto:

En primer lugar, uno debe observar que un ordinario de spinning de las partículas (por ejemplo, un electrón o un quark) en su worldline formulación ya tiene local de la supersimetría. Esencialmente, en 1+0 dimensiones "no hay mucho margen" y poniendo bosones y fermiones en el worldline en el evidente camino sólo pasa a disfrutar de (1+0)-dimensiones locales de la supersimetría, si uno tiene la intención de esto o no, ver las referencias aquí.

De modo local worldvolume la supersimetría se ha observado experimentalmente desde 1922, cuando Stern-Gerlach observó la vuelta.

Pero el worldline la supersimetría de la hilatura de partículas resulta que no tienen ninguna implicación en la eficacia de su segundo cuantificada de fondo teorías. Esto cambia a medida que se asciende en la dimensión de la cadena.

Segundo, la imitación de la worldline formulación de la hilatura de partículas y aumentando a worldsheet dimenion por uno a 1+1, se obtiene lo que originalmente era, de hecho, llama la hilatura de la cadena, un worldsheet acción con bosones y fermiones. Estos últimos son tales que inducen fermiones en el segundo cuantificada objetivo de eficacia de espacio de la teoría, que es lo que es necesario para que coincida con la observación.

Ahora, como antes de la partícula, resulta que la acción evidente que implican bosones y fermiones en el worldsheet ya pasa a ser supersimétricas, si uno quiere o no, todavía no existe "mucho espacio" en estas dimensiones reducidas, en un sentido. Que es como la supersimetría fue descubierto en el Oeste: la gente se dio cuenta de que el "spinning" cadena de worldsheet acción que pasa a disfrutar de un super-extensión de la local de Poincaré-simetría. Desde el hilado de la cadena es conocida como la de supercuerdas.

Y ahora ocurre un milagro. Como contraposición a la hilatura de partículas, el local worldsheet la supersimetría en la cadena, que es "automático" en el que es difícil de evitar, implica que también su segunda cuantificada objetivo de eficacia de espacio de la teoría es localmente supersimétricas, que es de supergravedad en lugar de la llanura de la gravedad, como para el bosonic cadena.

Y así es como la teoría de cuerdas predice local supersimetría:

1. supongamos que no hay cuerdas fundamentales;

2. ellos tienen que ser tomadas para ser hilado de las cadenas en el orden de su segunda cuantificada objetivo de eficacia de espacio de la teoría a contener la observada fermiones;

3. luego de ello se desprende que el segundo cuantificada objetivo de eficacia de espacio de la teoría es localmente supersimétricas Einstein-Yang-Mills-Dirac teoría con la supergravedad.

En breve

• las cadenas de + fermiones $\Rightarrow$ local de la supersimetría .

Así que esto es genérico.

Pero ahora baja la energía global de la supersimetría de la especie de que el LHC está buscando es una historia diferente. Un mundial de la supersimetría es una solución local supersymmnetry, por tanto, a la supergravedad, que tiene un mundial Matar spinor. Como en la relación entre el global de la supersimetría y Calabi-Yau colectores.

La existencia de un mundial de Matar spinor en una solución a la supergravedad es algo totalmente no-genérico. Es el directo super-analógico de la existencia de una Matanza de vectores, por supuesto. La existencia de un Killining vector en el espacio-tiempo significa que el espacio-tiempo se ve de la misma manera sin importar lo lejos que se traducen en una cierta dirección. Esto no es lo que uno espera que ocurra de forma genérica. La existencia de un Asesinato spinor es como este, pero incluso un poco más fuerte. No hay ninguna razón a priori para que esto existe. Podría, en algunos aproximación tal vez, pero ciertamente no hay ningún principio que implicaría que se hace.

Por lo que la supersimetría, como en el MSSM es un no-genérico preservación de un mundial de la supersimetría, que no será disfrutado por el genérico solución a un localmente teoría supersimétrica. Así que la teoría de cuerdas, que predice local de la supersimetría, no predice global de la supersimetría. Algunas de sus soluciones han global de la supersimetría, pero de forma genérica no.

Global de la supersimetría en cambio fue motivado fenomenológicamente. Es/fue pensado para ser fenomenológicamente sugerido por connaturalidad y por el indicador de acoplamiento de la unificación. Desde la teoría de cuerdas predice local de la supersimetría, es capaz de dar cabida a tal nivel mundial supersimétricas modelos. Pero no predecir.

Para más información sobre esto ver en la teoría de cuerdas FAQ - ¿la teoría de cuerdas predecir la supersimetría?

Answer 2

"La falsificación de la supersimetría" es una frase que tiene que ser debidamente calificado. Nuestra habilidad para falsificar con el experimento es limitado. Podemos descartar la existencia de supersimetría, sólo accesible energía/distancia/densidad de escalas. LHC, por ejemplo, no es capaz de resolver de la física en escalas de distancias mucho más pequeñas que $\frac{\hbar c}{7\mbox{ TeV}} \simeq 300000000000000000 \mbox{ Planck lengths}$. No está viendo la supersimetría, pero eso no prueba que la física no es supersimétricas en torno $1$ longitud de Planck. (No demostrar que algunos de los físicos teóricos hecho predicciones erróneas. Demasiado malo para ellos. Pero eso es realmente lo que los teóricos normalmente. Estás haciendo bastante bien si está a la derecha una vez.)

Las versiones existentes de la teoría de cuerdas requiere la supersimetría en aproximadamente 1 Longitud de Planck. No somos capaces de hacer el tipo de experimento que las normas de la supersimetría en esta escala. (Personalmente me parece algo poco convincente el argumento de que la cadena de teorías que conozco son el único tipo posible.)

Answer 3

Esto no es verdad. Un contraejemplo puede construirse como un giro de la cadena heterotica, incluyendo torsión discreta. La teoría resultante es una teoría no supersimétrica, pero no tiene taquiones y por lo tanto es consistente. Esto se describe en el capítulo 11 de Polchinski.