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

zerfallen und eine Signatur fehlender Energie hinterlassen.
    Ein wichtiger Vorteil bei all den Verzögerungen im Betriebsplan des LHC bestand darin, dass die Experimentalphysiker Zeit hatten, um ein gründliches Verständnis ihrer Detektoren zu gewinnen. Sie kalibrieren sie derart, dass die Messungen von dem Tag an, als die Maschine in Betrieb ging, sehr genau waren, so dass die Messungen fehlender Energie zuverlässig sein sollten. Andererseits hatten die Theoretiker Zeit, über alternative Suchstrategien mit Bezug auf supersymmetrische und andere Modelle nachzudenken. Beispielsweise fand ich gemeinsam mit einem Theoretiker vom Williams College, David Tucker-Smith, eine andere – aber verwandte – Möglichkeit, um den eben geschilderten Quarkzerfall festzustellen. Unsere Methode beruht darauf, nur den Impuls und die Energie der Quarks zu messen, die aus dem Ereignis hervorgehen, ohne dass es notwendig wäre, den fehlenden Impuls extra zu messen, was knifflig sein kann. Das Besondere im Hinblick auf die jüngste Aufregung am LHC war, dass eine Reihe von CMS-Experimentalphysiker die Idee sofort aufnahm und nicht nur zeigte, dass sie funktioniert, sondern sie auch in nur wenigen Monaten verallgemeinerte und verbesserte. Diese Methode gehört jetzt zur Standardsuchstrategie mit Bezug auf die Supersymmetrie, und bei der ersten Suche nach Supersymmetrie wurde die Technik verwendet, die wir vor kurzem vorgeschlagen hatten. [61]  
    Selbst wenn die Supersymmetrie entdeckt wird, werden die Experimentalphysiker in Zukunft nicht dabei stehenbleiben. Sie werden mit allen Mitteln versuchen, das gesamte Spektrum der Supersymmetrie zu bestimmen, und die Theoretiker werden sich bemühen, die mögliche Bedeutung der Ergebnisse zu interpretieren. Der Supersymmetrie und den Teilchen, die sie möglicherweise brechen könnten, liegt eine Menge an interessanter Theorie zugrunde. Wir wissen, welche supersymmetrischen Teilchen existieren sollten, wenn die Supersymmetrie für das Hierarchieproblem relevant ist, aber wir kennen die genauen Massen noch nicht, die sie haben sollten, und wissen auch nicht, wie diese Massen zustande kommen.
    Verschiedene Massespektren werden einen gewaltigen Einfluss darauf haben, was der LHC beobachten sollte. Teilchen können nur in andere Teilchen zerfallen, die leichter sind. Die Zerfallskette, die Abfolge möglicher Zerfallsprozesse supersymmetrischer Teilchen, hängt von den Massen ab – davon, was schwerer und was leichter ist. Die Häufigkeiten der verschiedenen Prozesse hängen ebenfalls von den Massen der Teilchen ab. Schwerere Teilchen zerfallen im Allgemeinen schneller. Und sie sind gewöhnlich schwerer zu erzeugen, da sie nur aus Zusammenstößen mit einer Menge Energie hervorgehen können. Die Kombination aller Ergebnisse könnte uns wichtige Erkenntnisse im Hinblick darauf liefern, was dem Standardmodell zugrunde liegt und was uns auf den nächsten Energieskalen erwartet. Das gilt für jede Analyse neuer physikalischer Theorien, die wir finden mögen.
    Dennoch sollte man daran denken, dass es trotz der Beliebtheit der Supersymmetrie unter Physikern mehrere Gründe zur Besorgnis darüber gibt, ob sie tatsächlich für das Hierarchieproblem und die wirkliche Welt gilt.
    Der erste und vielleicht beunruhigendste besteht darin, dass wir noch keine experimentellen Anzeichen beobachtet haben. Wenn es die Supersymmetrie gibt, ist die einzige Erklärung, warum wir noch keine Indizien gesehen haben, dass die Superpartner ziemlich leicht sind. Je schwerer die Superpartner sind, umso unangemessener erscheint die Supersymmetrie als Lösung für das Hierarchieproblem. Die erforderliche Mogelei wird durch das Verhältnis der Masse des Higgs-Bosons zur Skala der Supersymmetriebrechung bestimmt. Je größer dieses Verhältnis ist, umso »feinabgestimmter« ist die Theorie.
    Die Tatsache, dass wir das Higgs-Boson noch nicht gesehen haben, verkompliziert das Problem. Es zeigt sich, dass in einem supersymmetrischen Modell die einzige Möglichkeit, das Higgs-Boson schwer genug werden zu lassen, damit es der Registrierung entgeht, darin besteht, große quantenmechanische Beiträge anzunehmen, die nur von schweren Superpartnern kommen können. Abermals jedoch müssen diese Massen so schwer sein, dass das Hierarchieproblem ein wenig unnatürlich wird, und zwar selbst bei Supersymmetrie.
    Das andere Problem mit der Supersymmetrie besteht in der Herausforderung, ein völlig widerspruchsfreies Modell zu finden, dass