幾十年來，物理學家們一直在思考一個由基本粒子組成的整個影子世界的想法，稱為超對稱。它將優雅地解決當前粒子物理學標準模型留下的一些謎團，例如宇宙暗物質是什麼。現在有些人開始懷疑。歷史上最強大的對撞機，大型強子對撞機（LHC），尚未觀察到任何新的現象，可以揭示一個看不見的現實層面。儘管搜尋才剛剛開始，但這已經讓一些理論家開始思考，如果超對稱不是真的，物理學可能會是什麼樣子。
義大利國家核物理研究所（位於帕維亞）的 Giacomo Polesello 說：“無論我們看向哪裡，我們都一無所獲——也就是說，我們沒有看到任何與標準模型的偏差。” Polesello 是由 3000 人組成的國際合作組織的主要成員，該組織建造並運行了 ATLAS，它是 LHC 環上的兩個大教堂尺寸的通用探測器之一。根據三月份在義大利阿爾卑斯山舉行的一次會議上釋出的最新訊息，另一個這樣的探測器 CMS 也沒有看到任何東西。
理論家們在 20 世紀 60 年代引入了超對稱，以連線自然界中看到的兩種基本粒子型別，稱為費米子和玻色子。粗略地說，費米子是物質的組成部分（電子是典型的例子），而玻色子是基本力的載體（電磁學中的光子）。超對稱將賦予每個已知的玻色子一個重“超夥伴”，這是一個費米子，並賦予每個已知的費米子一個重夥伴，這是一個玻色子。“這是朝著最終世界觀邁出的下一步，在那裡我們將一切變得對稱而美麗，”SLAC 國家加速器實驗室的理論家 Michael Peskin 說。
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位於日內瓦附近的 CERN 的這座巨大的對撞機應該有足夠的力量來產生這些超粒子。目前，LHC 正在以每個質子四萬億電子伏特（TeV）的能量粉碎質子，高於去年的 3.5 TeV。這種能量分佈在構成質子的夸克和膠子之間，因此碰撞可以產生質量相當於約 1 TeV 的新粒子。但是，儘管有很高的期望（和能量），但到目前為止，大自然並沒有合作。LHC 物理學家一直在尋找科學界的新粒子跡象，但一無所獲。如果超粒子存在，它們一定比許多物理學家所希望的還要重。“坦率地說，”Polesello 說，“情況是我們已經排除了許多‘容易’的模型，這些模型應該立即出現。”勞倫斯伯克利國家實驗室的同事 Ian Hinchliffe 也贊同他的觀點：“如果你看看已經被排除的質量和粒子範圍，那是非常令人印象深刻的。”
許多人仍然抱有希望。“仍然有很多可行的方法來構建超對稱模型，”Peskin 說。CMS 團隊的理論家 Joseph Lykken 說，期望在僅僅一年的資料採集後就看到新的物理學是不現實的。
然而，讓理論家們感到緊張的是，為了讓超對稱解決最初發明它的問題，至少一些超粒子不應該太重。例如，為了構成暗物質，它們需要不超過十分之幾 TeV 的重量。
大多數物理學家希望一些超粒子是輕的另一個原因是希格斯玻色子，它是 LHC 的另一個主要目標。所有具有質量的基本粒子都應該透過它們與這個玻色子的相互作用以及其次與短暫的“虛粒子”的光環來獲得質量。在大多數情況下，標準模型的對稱性確保這些虛粒子相互抵消，因此它們對質量的貢獻很小。具有諷刺意味的是，例外是希格斯本身。基於標準模型的計算得出了一個自相矛盾的結果，即玻色子的質量應該是無限的。超夥伴將透過提供更大的抵消範圍來解決這個謎團。初步結果在 2011 年 12 月宣佈，希格斯質量約為 0.125 TeV，這將在超對稱預測它應該在的範圍內。但在這種情況下，超粒子需要具有相當低的質量。
如果事實證明並非如此，一種解釋是，倫敦大學學院的 Bryan Lynn 去年提出的，標準模型迄今為止被低估的對稱性使希格斯質量保持有限。其他人說 Lynn 的想法充其量只能提供部分解釋，為超越標準模型的物理學留下至關重要的作用——如果不是超對稱，那就是理論家們設計的其他策略之一。一個流行的 B 計劃是，希格斯玻色子不是基本粒子，而是其他粒子的複合粒子，就像質子是夸克的複合粒子一樣。不幸的是，CERN 的 Christophe Grojean 說，LHC 根本沒有足夠的資料來說明這個想法。更奇特的選擇，例如超出通常三個的空間額外維度，可能永遠超出 LHC 的範圍。“現在，”CERN 的另一位理論家 Gian Francesco Giudice 指出，“每個理論都有自己的問題。”
隨著 ATLAS 和 CMS 繼續積累資料，他們要麼發現超粒子，要麼排除更廣泛的可能質量範圍。儘管他們可能永遠無法嚴格地證偽超對稱，但如果對撞機未能找到它，該理論的用途可能會逐漸消失，甚至其最鐵桿的支持者也可能會失去興趣。這將不僅是對超對稱的打擊，也是對更雄心勃勃的統一物理學理論的打擊，這些理論假定超對稱，其中包括弦理論和其他方法[參見 Zvi Bern、Lance J. Dixon 和 David A. Kosower 的“尋找新物理學：圈、樹和搜尋”]。LHC 物理學家對此種不確定性處之泰然，並期望對撞機能夠找到一些新的和令人興奮的物理學——不僅僅是理論家們所期望的物理學。Hinchliffe 說：“我們將會看到的最有趣的事情是沒人想到的事情。”
本文最初以“超對稱已死？”為標題印刷出版。