Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

verschwindende Masse haben, nachdem quantenmechanische Beiträge berücksichtigt wurden.
    Dieses Argument gilt jedoch nicht für Bosonen. Das Higgs-Boson hat z.B. Spin null. Es ergibt also keinen Sinn, davon zu sprechen, dass ein Higgs-Boson sich rechts oder links herum dreht. Aber die Supersymmetrie sagt uns, dass die Bosonenmassen dieselben sind wie die Fermionenmassen. Wenn also die Higgsino-Masse null (oder klein) ist, muss dasselbe auch für die Masse des in einer supersymmetrischen Theorie mit ihm gepaarten Higgs-Bosons gelten – selbst wenn man quantenmechanische Korrekturen berücksichtigt.
    Wir wissen noch nicht, ob diese recht elegante Erklärung der Stabilität der Hierarchie und die Aufhebung großer Korrekturen der Higgs-Masse richtig sind. Aber wenn die Supersymmetrie das Hierarchieproblem löst, dann wissen wir eine Menge darüber, was wir am LHC finden sollten. Das ist deshalb so, weil wir wissen, welche neuen Teilchen existieren sollten, da jedes bekannte Teilchen einen Partner haben sollte. Darüber hinaus können wir abschätzen, wie groß die Massen der neuen supersymmetrischen Teilchen sein sollten.
    Wenn die Supersymmetrie in der Natur exakt erhalten bliebe, würden wir natürlich die Masse aller Superpartner genau kennen. Sie wäre nämlich identisch mit der Masse des Teilchens, mit dem sie gepaart sind. Keiner der Superpartner wurde jedoch bisher beobachtet. Das sagt uns, dass, selbst wenn die Supersymmetrie für die Natur gilt, sie nicht exakt sein kann. Wenn sie es wäre, hätten wir bereits das Selektron und das Squark und all die anderen supersymmetrischen Teilchen entdeckt, die eine supersymmetrische Theorie vorhersagen würde.
    Die Supersymmetrie muss also gebrochen sein, was bedeutet, dass die Beziehungen, die in einer supersymmetrischen Theorie vorhergesagt werden, nicht exakt sein können – obwohl sie möglicherweise annähernd gelten. In einer gebrochenen supersymmetrischen Theorie hätte jedes Teilchen zwar immer noch einen Superpartner, aber diese Superpartner hätten andere Massen als ihre Partnerteilchen des Standardmodells.
    Wenn die Supersymmetrie jedoch zu stark gebrochen wäre, würde sie das Hierarchieproblem nicht lösen, da die Welt dann so aussähe, als ob die Supersymmetrie in der Natur überhaupt nicht vorkommen würde. Die Supersymmetrie muss auf genau eine solche Weise gebrochen sein, dass wir bisher noch keine Belege für Supersymmetrie entdeckt haben, während die Higgs-Masse trotzdem vor großen quantenmechanischen Beiträgen geschützt bliebe, die ihr eine zu große Masse verleihen würden.
    Dadurch wissen wir, dass supersymmetrische Teilchen Massen auf der schwachen Skala haben sollten. Wenn sie nur geringfügig leichter wären, hätte man sie schon beobachtet, und wenn sie nur geringfügig schwerer wären, würden wir erwarten, dass auch die Higgs-Masse schwerer ist. Wir kennen die Massen nicht genau, da wir die Higgs-Masse nur näherungsweise kennen. Aber wir wissen, dass das Hierarchieproblem fortbestehen würde, wenn die Massen übermäßig schwer wären.
    Also gelangen wir zu dem Schluss, dass viele neue Teilchen mit Massen im Bereich von einigen hundert GeV bis zu einigen TeV existieren sollten, wenn es die Supersymmetrie in der Natur gibt und sie das Hierarchieproblem löst. Das ist genau der Massebereich, den der LHC absuchen kann. Mit 14 TeV Energie sollte der LHC in der Lage sein, diese Teilchen auch dann zu erzeugen, wenn nur ein Bruchteil der Protonenenergie in Quarks und Gluonen geht, die aufeinanderprallen und neue Teilchen erzeugen.
    Diejenigen Teilchen, die am LHC am leichtesten erzeugt werden könnten, wären supersymmetrische Teilchen, die unter der starken Kernkraft geladen sind. Diese Teilchen könnten beim Zusammenstoß von Protonen (oder genauer der in ihnen enthaltenen Quarks und Gluonen) im Überfluss hergestellt werden. Wenn diese Zusammenstöße stattfinden, können neue supersymmetrische Teilchen erzeugt werden, die über die starke Kraft wechselwirken. Wenn das der Fall ist, werden sie in den Detektoren sehr eindeutige und charakteristische Spuren hinterlassen.
    Diese Signaturen  – die experimentellen Belege, die sie hinterlassen – hängen davon ab, was mit dem Teilchen nach seiner Erzeugung geschieht. Die meisten supersymmetrischen Teilchen werden zerfallen. Das ist deshalb so, weil es im Allgemeinen leichtere Teilchen (wie z.B. diejenigen des Standardmodells) gibt, bei denen die Gesamtladung dieselbe ist wie bei dem