теория

суперсимметрия

Теоретическая концепция, предполагающая бозонного партнёра для каждого фермиона и наоборот.
34 статьи

Описание

Суперсимметрия — это теоретическая концепция в физике элементарных частиц, которая предполагает глубокую симметрию между двумя фундаментальными классами частиц: фермионами (из которых состоит вещество) и бозонами (переносчиками взаимодействий). Для каждого известного фермиона должен существовать бозонный «суперпартнёр» с той же массой (до нарушения симметрии), но с другим спином, и наоборот. Эта симметрия элегантно решает несколько проблем Стандартной модели, таких как проблема иерархии, и даёт естественного кандидата на роль тёмной материи.

История

Суперсимметрия была независимо разработана в начале 1970-х годов несколькими физиками, включая Юрия Гольфанда и Евгения Лихтмана (1971), а позже — Юлиусом Вессом и Бруно Зумино (1974), которые сформулировали её в четырёх измерениях и исследовали её квантовые свойства.

Как это работает

Суперсимметрия вводит новую операцию симметрии, которая превращает фермион в бозон и наоборот. Математически это требует расширения алгебры пространственно-временных симметрий (группы Пуанкаре) с включением антикоммутирующих генераторов. Суперпартнёры имеют те же квантовые числа, за исключением спина, который отличается на половину единицы. Если бы суперсимметрия была точной, частицы и их суперпартнёры имели бы одинаковые массы, но поскольку суперпартнёры не наблюдались, симметрия должна быть нарушена, что придаёт суперпартнёрам гораздо большие массы.

Где применяется

Суперсимметрия является ведущим кандидатом на физику за пределами Стандартной модели, направляя поиски на Большом адронном коллайдере и обеспечивая основу для теории струн и моделей тёмной материи.

Любопытный факт

Если суперсимметрия реальна, то каждая частица во Вселенной имеет «теневого» партнёра, которого никогда не видели, и самый лёгкий суперпартнёр может быть той самой тёмной материей, которая составляет большую часть массы галактик.

Граф понятий →

Статьи по теме · 34

Одна нейросеть для двух миров: бозоны и топология
В квантовой механике частицы делятся на два фундаментальных класса: бозоны, которые могут накапливаться в одном и том же состоянии (как фотоны в лазере), и фермионы, подчиняющиеся принципу запрета Паули — они никогда не занимают одинаковое квантовое состояние. Казалось бы, одна нейросеть не может одновременно выучить оба типа поведения.
Как тёмная материя меняет облик чёрных дыр
Невидимый гравитационный каркас удерживает галактики от разлёта. Это тёмная материя — субстанция, которая не излучает свет и почти не взаимодействует с обычным веществом, кроме как через гравитацию. Астрофизики давно спорят о её природе.
Гравитино: частица, которая не может молчать
Переводчик, отвлекающийся на каждый шорох в зале, рискует превратить час совещания в два. Одна неверная интонация меняет смысл до неузнаваемости. Примерно так же ведёт себя гравитино — гипотетическая частица со спином 3/2 (квантовое число, описывающее внутреннее вращение частицы).
Странный металл: когда пыльца и ветер запутываются в одно
Ветер несёт пыльцу, и каждая пылинка движется будто сама по себе. Но стоит воздуху закружиться вихрем, и траектории пыльцы уже не разделить — они перепутаны. Примерно так ведут себя электроны в странном металле: их движение так сильно связано с мягкими колебаниями среды, что привычные частицы-переносчики исчезают.
Зеркальная материя: тёмный двойник нашего мира
Стандартная модель физики частиц — это каталог всех известных кирпичиков мироздания: электронов, кварков и других. Но она молчит о тёмной материи и не дружит с гравитацией. Новая работа делает смелый шаг: к каждому кирпичику из каталога добавляется его зеркальное отражение с противоположным вращением.
Отпечаток Веронезе
Геометр проводит пальцем по невидимой поверхности — и по тому, как изгибаются геодезические, снимает её отпечаток. Таким отпечатком может служить максимальная нормальная кривизна κ(F): наибольшая из кривизн всех геодезических, проходящих через точку погружённого многообразия.
Тёмная материя из скрученного пространства
Ранняя Вселенная была неспокойным местом. Пространство дрожало от гравитационных волн — ряби самой ткани мироздания. В этом бурлящем котле, как предполагают, и родилась тёмная материя. Но у новорождённых частиц не было массы — её нужно было откуда-то взять. Обычно за массу отвечает поле Хиггса.
Квантовые газы2026-06-172 минarXiv:2606.19444экспресс
Как увидеть невидимых фермионов с помощью атомов-хамелеонов
Квантовый мир полон перевоплощений. Иногда система, собранная из одних частиц, начинает вести себя так, будто в ней завелись совсем другие. Например, в цепочке бозонов — «общительных» частиц, любящих собираться в одном состоянии — могут неожиданно проявиться фермионы, которые обычно держатся особняком.
Квантовые газы2026-06-142 минarXiv:2606.16029экспресс
Как неравенство в смеси ультрахолодных атомов меняет звук
Два облака ультрахолодных атомов, почти замерших при температуре в несколько нанокельвинов, смешиваются в ловушке. Одно облако состоит из лёгких атомов, другое — из тяжёлых. Они по-разному толкаются друг с другом. Физики давно умеют описывать такие смеси простыми уравнениями, но те работают, только если атомы идеально одинаковы.
Тёмная материя как капля квантовой жидкости
Глыба тёмной материи дрейфует в пустоте — невидимая, почти неосязаемая. Из чего она состоит, никто не знает, но новая работа предлагает взглянуть на неё как на каплю квантовой жидкости. Два сорта частиц-фермионов — условно «тяжёлые» (ψ) и «лёгкие» (χ) — обмениваются сигналами через третью частицу-посредника (φ), словно поплавки, связанные одной леской.
Тёмная материя дёргает спутники за ниточки
Камень, брошенный в воду, оставляет круги. Спутник, летящий вокруг Земли, тоже оставляет след — только не на воде, а в законах физики. Его орбита не застывшая линия: она медленно поворачивается, как стрелка гигантских часов. Часть этого вращения объяснима привычной гравитацией, но появляется всё больше намёков, что в дело вмешивается кто-то ещё — невидимый и вездесущий.
Спектральная лестница масс
В мире элементарных частиц есть давняя загадка: почему массы электрона, мюона и тау-частицы так сильно различаются? И почему кварки — кирпичики протонов и нейтронов — тоже разделены на три поколения с резким скачком масс? Авторы статьи предлагают посмотреть на эту иерархию как на лестницу, ступени которой высечены не из дерева, а из чисел особой алгебры.
Тяжёлые нейтрино, которых не было
В первые мгновения после Большого взрыва материя и антиматерия должны были родиться поровну. Но сегодня мы видим только материю — звёзды, планеты, нас самих. Куда делась антиматерия? Одна из разгадок прячется в почти неуловимых частицах — правых нейтрино. Обычно считается, что они, распадаясь, создают лёгкий перекос в пользу материи.
Фермионы: семена, переживающие космическую сингулярность
Конец Вселенной — не просто угасание света. Если тёмная энергия — загадочная субстанция, ускоряющая расширение космоса, — разорвёт его в клочья в сценарии Большого разрыва, или если расширение сменится сжатием, возвращающим всё в точку, подобную Большому взрыву наоборот, наступает сингулярность — момент, где привычная физика отказывает.
Космология2026-05-191 минarXiv:2605.20060экспресс
Тёмная энергия дважды теряла стабильность: модель с лёгкой тёмной материей
Представьте автомобиль на круиз-контроле: наезжая на кочку, скорость кратковременно подскакивает, но мотор продолжает работать равномерно. Нечто подобное недавно обнаружили у тёмной энергии — загадочной субстанции, заставляющей Вселенную расширяться с ускорением.
Невидимая частица-дирижёр
В самом начале, спустя мгновения после Большого взрыва, Вселенная была устроена до смешного симметрично: частиц и античастиц — поровну. Но случился перекос, крошечный, как одна лишняя песчинка на килограмм сахара, и весь привычный нам мир — звёзды, планеты, люди — возник из этого избытка. Как именно природа устроила этот перевес, до сих пор загадка.
Квантовая физика2026-05-171 минarXiv:2605.17507экспресс
Когда время и пространство меняются местами: скрытая симметрия квантового мира
Переводчик отвлекается на каждый шорох в зале — и час совещания превращается в два. Примерно так работает обычная квантовая механика: частица эволюционирует во времени, а пространство служит сценой. Но что, если поменять их ролями? Тогда частица «идёт» по пространству, а время становится неподвижным фоном.
Квантовая физика2026-05-131 минarXiv:2605.12955экспресс
Гравитация мягко стирает квантовую «магию»
Кофейный водоворот может занимать два места в чашке одновременно — размытое пятно бурлящей жидкости. Квантовые частицы ведут себя похоже: пространственно-временной водоворот позволяет им находиться в двух местах сразу, в состоянии суперпозиции. Но гравитация действует как ложка, помешивающая ткань пространства и времени.
Первичные чёрные дыры как кандидат на роль тёмной материи
В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная вела себя подобно туго надутому шару: высокое давление препятствовало локальному сжатию материи в сгустки. Однако гипотетические сверхтяжёлые частицы — своего рода «тяжеловесы» микромира — могли на короткое время уменьшить эту упругость.
Почему тёмной материи ровно в пять раз больше обычной
На кухне стоит ведро с водой и такое же ведро с песком. Высыпаем песок в воду — и получаем смесь, где песка ровно в пять раз больше, чем воды. Примерно так устроена наша Вселенная: обычного вещества, из которого сделаны звёзды, планеты и мы сами, — одна часть, а неуловимой тёмной материи — пять.
Квантовые газы2026-04-172 минarXiv:2604.16137экспресс
Симметрия в шумном мире
Горсть монет падает на стол. Пока они крутятся, каждая может выпасть орлом или решкой — это квантовая неопределённость. Но стоит им упасть, как картинка становится определённой, классической. Примерно так шум разрушает квантовый порядок, превращая его в обычный беспорядок.
Квантовые газы2026-04-072 минarXiv:2604.06004экспресс
Псевдощель: как пары рождаются в сверхтекучем газе
В кастрюле с кипящей водой пузырьки пара рождаются и лопаются, но сама вода остаётся жидкостью. Похожее происходит в ультрахолодном атомном газе: атомы постоянно образуют пары и снова разлетаются, хотя сверхтекучесть ещё не наступила. Из-за этого в спектре частиц появляется «мёртвая зона» — псевдощель, где энергия не может принимать определённые значения.
Частица-призрак на 17 МэВ
В ядерных переходах бериллия-8, гелия-4 и углерода-12 физики из коллаборации ATOMKI с 2020 года видят лишние события — будто при распаде возбуждённого ядра иногда рождается что-то ещё, кроме обычных фотонов. Энергия этого «чего-то» всегда одна и та же: около 17 миллионов электрон-вольт.
Квантовые сенсорные сети: как услышать дыхание тёмной материи
Тёмная материя — загадочная субстанция, составляющая 85% вещества Вселенной, — остаётся невидимой для наших приборов, проявляя себя лишь через гравитационное взаимодействие. Уловить её присутствие можно по своеобразному космическому «звуку» — слабой вибрации, пронизывающей пространство.
Космология2025-11-251 минarXiv:2511.19802экспресс
Застывший танец тёмной материи: гипотеза квантового парного конденсата
Тёмная материя — невидимый каркас космоса, гравитационно удерживающий галактики и скопления. Её существование впервые заподозрил Фриц Цвикки, изучая скорости галактик в скоплении Волос Вероники, а позже убедительно подтвердила Вера Рубин, измеряя кривые вращения спиральных галактик.
Коллективные осцилляции нейтрино в сверхновых: почему частицы-призраки быстрее приходят к согласию
Предсказанные Вольфгангом Паули и названные Энрико Ферми, нейтрино — частицы-призраки, почти не взаимодействующие с веществом. Внутри умирающих гигантов — сверхновых — и сливающихся нейтронных звёзд их рождается немыслимое множество.
Сверхпроводимость2025-10-311 минarXiv:2511.00146экспресс
Химерные материалы: эффект Мейсснера без сверхпроводимости
Вещество можно представить как дом. В одних комнатах царит строгий кристаллический порядок — каждый атом на своём месте, словно мебель по линеечке. В других — хаос сверхтекучего гелия, где атомы теряют память о соседях и текут без трения.
Фермионная любовь чёрных дыр
Чёрная дыра в общей теории относительности долго слыла идеальным зеркалом: какие бы поля на неё ни падали, она не деформировалась. Приливные числа Лява, мера деформации тела под действием внешнего приливного поля, для скалярных, электромагнитных и гравитационных возмущений оказывались равными нулю. Это казалось железным правилом, пока не пришли фермионы.
Симметрия спасает запутанность от тепловой смерти
Квантовая запутанность — хрупкий ресурс. Нагрейте систему, и тепловые флуктуации разорвут тонкие нити корреляций: при достаточно высокой, но конечной температуре гиббсовское состояние локального гамильтониана становится сепарабельным, то есть представимым как вероятностная смесь произведений локальных состояний.
Тёмный сектор на качелях: скалярная пружина решает космологические загадки
Два телескопа смотрят в одну Вселенную и видят разные скорости. Локальные измерения на сверхновых дают 73.04 ± 1.04 км/с/Мпк, а данные реликтового излучения в стандартной модели предсказывают 67.36 ± 0.54. Расхождение в 5.7σ не похоже на случайность — это напряжение Хаббла, трещина в фундаменте космологии.
Вихри на краю неба: как измерить заряд суперротации
На краю пространства-времени, где заканчиваются все световые лучи, живут симметрии, о которых физики спорят уже полвека. Их называют суперротациями — это такие преобразования небесной сферы, которые расходятся в отдельных точках, словно вихри в сверхтекучем гелии. Долгое время казалось, что у этих вихрей нельзя измерить заряд: интегралы, которые должны давать сохраняющиеся величины, обращаются в бесконечность.
Массы частиц: простое правило из глубин физики
В кипящем бульоне новорождённой Вселенной все частицы теряли различия, как овощи при адской температуре. Восстановить тот простой рецепт — цель современной физики. Теория SO(10) — расширение Стандартной модели — предлагает такой рецепт. Она объединяет все силы и связывает массы любых частиц одной формулой.
Бозоны вместо фермионов: квантовые симуляции калибровочных теорий
Два актёра на одной сцене. Один — фермион, капризный и требовательный, его трудно заставить играть по правилам квантового симулятора. Другой — бозон, покладистый и неприхотливый, готовый занять любое место. Режиссёр надеется, что зритель не заметит подмены.