Poza Modelem Standardowym
Poza Modelem Standardowym
21.V.2008
21.V.2008
Model Standardowy: symetria cechowania
Model Standardowy: symetria cechowania
SU(2)xU(1)xSU(3)c
SU(2)xU(1)xSU(3)c
EW: SU(2)xU(1) częściowa unifikacja sił słabych i e-m
EW: SU(2)xU(1) częściowa unifikacja sił słabych i e-m
Wielka Unifikacja (Grand Unified Theory - GUT)
Wielka Unifikacja (Grand Unified Theory - GUT)
łączenie oddziaływań EW i silnych. Symetria
łączenie oddziaływań EW i silnych. Symetria
cechowania GUT widoczna przy energiach powyżej 1016
cechowania GUT widoczna przy energiach powyżej 1016
GeV. Zbliżanie się wartości stałych sprzężenia
GeV. Zbliżanie się wartości stałych sprzężenia
Największa skala energii w fizyce ?
Największa skala energii w fizyce ?
W grawitacji  naturalna skalÄ… jest skala Plancka
W grawitacji  naturalna skalÄ… jest skala Plancka
masa Plancka M= (~ c/ GN)= 1.2 1019 GeV
masa Plancka M= (~ c/ GN)= 1.2 1019 GeV
GN  stała Newtona
GN  stała Newtona
długość Plancka 1.6 10-35 m
długość Plancka 1.6 10-35 m
Model Standardowy AD 2008
Model Standardowy AD 2008
Znakomita zgodność z doświadczeniem, choć
Znakomita zgodność z doświadczeniem, choć
brak czÄ…stki Higgsa
brak czÄ…stki Higgsa
Ale sÄ… problemy:
Ale sÄ… problemy:
Poprawki pętlowe, różne skale energii 
Poprawki pętlowe, różne skale energii 
problem hierarchii
problem hierarchii
Dużo parametrów (masy, stałe sprzężenia,
Dużo parametrów (masy, stałe sprzężenia,
kÄ…ty mieszania) & masa neutrin..
kÄ…ty mieszania) & masa neutrin..
Problems of SM
Problems of SM
A hierarchy problem Mh << MPl
A hierarchy problem Mh << MPl
quadratic divergencies occur in the radiative
quadratic divergencies occur in the radiative
corrections to the Mh
corrections to the Mh
Mh2=(Mh2)tree+´(t)+´(gauge)+´{h}
Mh2=(Mh2)tree+´(t)+´(gauge)+´{h}
Using a cut-off ›=10 TeV, ie. assuming that
Using a cut-off ›=10 TeV, ie. assuming that
the SM is valid up to this scale -> fine tunnig
the SM is valid up to this scale -> fine tunnig
No dark matter candidate
No dark matter candidate
No prediction for
No prediction for
fundamental constants
fundamental constants
number of generations
number of generations
pattern of fermion masses,
pattern of fermion masses,
non-zero mass of the neutrino
non-zero mass of the neutrino
no unification
no unification
Fine tunning
tree loops
m2 ~
h
2
(200 GeV)
top gauge higgs
M. Schmaltz
Supersymetria
Supersymetria
Symetria: fermiony  bozony; założenie że
Symetria: fermiony  bozony; założenie że
wszystkie znane czÄ…stki fund. majÄ… swoich
wszystkie znane czÄ…stki fund. majÄ… swoich
supersymetrycznych partnerów
supersymetrycznych partnerów
Cząstki SUSY muszą być b. masywne bo
Cząstki SUSY muszą być b. masywne bo
ich nie obserwujemy. Więc ta symetria musi
ich nie obserwujemy. Więc ta symetria musi
być łamana
być łamana
Oczekiwane masy czÄ…stek SUSY  1 TeV
Oczekiwane masy czÄ…stek SUSY  1 TeV
Nowa liczba kwantowa R  i oczekiwanie,
Nowa liczba kwantowa R  i oczekiwanie,
że najlżejsza cząstka SUSY jest trwała
że najlżejsza cząstka SUSY jest trwała
Problem hierarchii usunięty  kasowanie się
Problem hierarchii usunięty  kasowanie się
wkładów od fermionów i bozonów
wkładów od fermionów i bozonów
Unifikacja oddziaływań: lepsze  zbieganie
Unifikacja oddziaływań: lepsze  zbieganie
stałych
stałych
CzÄ…stki SUSY
CzÄ…stki SUSY
kwark q ½ skwark ~q 0
kwark q ½ skwark ~q 0
lepton l ½ slepton ~l 0
lepton l ½ slepton ~l 0
foton Å‚ 1 photino Å‚ ½
foton Å‚ 1 photino Å‚ ½
Unifikacja z SUSY
Unifikacja z SUSY
gluon g 1 gluino ~g ½
gluon g 1 gluino ~g ½
Wż 1 wino ~Wż ½
Wż 1 wino ~Wż ½
Z0 zino ~Z0
Z0 zino ~Z0
Minimalny Standardowy Model
Minimalny Standardowy Model
Supersymetryczny MSSM
Supersymetryczny MSSM
- sektor Higgsa
- sektor Higgsa
Dwa dublety pól skalarnych (zespolonych)
Dwa dublety pól skalarnych (zespolonych)
aby nadać masy. Przewidywane cząstki fizyczne:
aby nadać masy. Przewidywane cząstki fizyczne:
5 cząstek Higgsa h, H, A i Hż (spin 0) (h jak w SM)
5 cząstek Higgsa h, H, A i Hż (spin 0) (h jak w SM)
higgsina o spinie ½
higgsina o spinie ½
Gejdżina mieszaja się z higgsinami
Gejdżina mieszaja się z higgsinami
4 fizyczne cząstki neutralina i 4 czardżina
4 fizyczne cząstki neutralina i 4 czardżina
Unifikacja sił
Unifikacja sił
Teoria Wielkiej Unifikacji:
Teoria Wielkiej Unifikacji:
SU(5)
SU(5)
Symetria cechowania SU(5) (zawiera
Symetria cechowania SU(5) (zawiera
SU(2)xU(1)xSU(3) jako podgrupÄ™)
SU(2)xU(1)xSU(3) jako podgrupÄ™)
zaproponowano w 1974
zaproponowano w 1974
W multipletach zarówno kwarki jak i leptony -
W multipletach zarówno kwarki jak i leptony -
możliwość zamiany kwarków w leptony i odwrotnie
możliwość zamiany kwarków w leptony i odwrotnie
12 kolorowych bozonów cechowania:
12 kolorowych bozonów cechowania:
X (Å‚ad. el. -1/3 e) i Y(-4/3 e)
X (Å‚ad. el. -1/3 e) i Y(-4/3 e)
plus gluony, foton, Wż,Z = 24 bozony cechowania
plus gluony, foton, Wż,Z = 24 bozony cechowania
3 generacje fermionów (15 stanów) np.
3 generacje fermionów (15 stanów) np.
uc,uz,un,dc,dz,dn, e-,½e w różnych stanach spinowych;
uc,uz,un,dc,dz,dn, e-,½e w różnych stanach spinowych;
również leptokwarki występują X,Y
również leptokwarki występują X,Y
Zalety:skwantowanie Å‚adunku el.; Å‚ad. el. e = - Å‚ad. el.p
Zalety:skwantowanie Å‚adunku el.; Å‚ad. el. e = - Å‚ad. el.p
Wada: proton siÄ™ rozpada w wyniku wymiany
Wada: proton siÄ™ rozpada w wyniku wymiany
bozonów X i Y za szybko: czas życia 1030ż 1 lat
bozonów X i Y za szybko: czas życia 1030ż 1 lat
Rozpad protonu p e+ Ä„0
Rozpad protonu p e+ Ä„0
Przykłady procesów z wymianą X i Y
Przykłady procesów z wymianą X i Y
d e+
d e+
u X Å»#u
u X Å»#u
u u
u u
u e+
u e+
Y
Y
u Å»#d
u Å»#d
d d
d d
proton
proton
Superstruny
Superstruny
Teoria Wszystkiego (Theory of Everything)
Teoria Wszystkiego (Theory of Everything)
połączenie oddziaływań wraz z grawitacją.
połączenie oddziaływań wraz z grawitacją.
W kwantowej grawitacji  oddziaływania punktowe ->
W kwantowej grawitacji  oddziaływania punktowe ->
osobliwości
osobliwości
Zastępujemy cząstki punktowe  strunami o
Zastępujemy cząstki punktowe  strunami o
skończonej długości
skończonej długości
W grawitacji  skala Plancka
W grawitacji  skala Plancka
lPl=1.6 10-35 m, MPl=1.2 1019 GeV
lPl=1.6 10-35 m, MPl=1.2 1019 GeV
Cząstki  zamknięte pętle i różne wzbudzenia strun
Cząstki  zamknięte pętle i różne wzbudzenia strun
różne cząstki fundamentalne.
różne cząstki fundamentalne.
Teoria renormalizowalna w przestrzeni o wymiarach
Teoria renormalizowalna w przestrzeni o wymiarach
10 lub więcej, początkowo teoria dla oddz. silnych ale
10 lub więcej, początkowo teoria dla oddz. silnych ale
tu grawiton (bezmasowa czÄ…stka o spinie 2) siÄ™
tu grawiton (bezmasowa czÄ…stka o spinie 2) siÄ™
pojawia w wersji supersymetrycznej
pojawia w wersji supersymetrycznej
Parametr opisujący struny ą -..Brak przewidywań
Parametr opisujący struny ą -..Brak przewidywań
CzekajÄ…c na LHC (ILC..)
CzekajÄ…c na LHC (ILC..)
Veltman..
Veltman..
this book is about a physics, and this
this book is about a physics, and this
implies that the theoretical ideas discussed
implies that the theoretical ideas discussed
must be supported by experimatal facts.
must be supported by experimatal facts.
Neither supersymmetry nor string theory
Neither supersymmetry nor string theory
satisfy this criterion. They are figments of
satisfy this criterion. They are figments of
the theoretical mind.
the theoretical mind.
To quote Pauli:  They are not even wrong.
To quote Pauli:  They are not even wrong.
They have no place here.
They have no place here.