Der Large Hadron Collider, der weltweit größte und bekannteste Teilchenbeschleuniger, wird nach einem jahrelangen Upgrade im März wiedereröffnet. Was ist die erste Aufgabe für den neu gestarteten Collider? Nichts Geringeres als die Suche nach einem Teilchen, das die Physiker dazu zwingt, alles zu überdenken, was sie zu wissen glauben, wie das Universum funktioniert.
Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts verwenden Physiker das Standardmodell der Physik, um zu beschreiben, wie Teilchen aussehen und wirken. Obwohl das Modell so ziemlich alles erklärt, was Wissenschaftler mit Teilchenbeschleunigern beobachtet haben, erklärt es nicht alles, was sie im Universum beobachten können, einschließlich der Existenz dunkler Materie.
Hier kommt die Supersymmetrie oder SUSY ins Spiel. Die Supersymmetrie sagt voraus, dass jedes Teilchen einen „Superpartner“ hat - ein massiveres subatomares Partnerteilchen, das sich wie ein Zwilling des beobachtbaren Teilchens verhält. Jedes beobachtbare Teilchen hätte eine eigene Art von Superpartner, der Bosonen mit "Fermionen", Elektronen mit "Selectronen", Quarks mit "Squarks", Photonen mit "Photinos" und Gluonen mit "Gluinos" paart.
Wenn Wissenschaftler ein einzelnes Superteilchen identifizieren könnten, wären sie auf dem Weg zu einer vollständigeren Theorie der Teilchenphysik, die merkwürdige Inkonsistenzen zwischen vorhandenem Wissen und beobachtbaren Phänomenen erklärt. Die Wissenschaftler verwendeten den Large Hadron Collider 2012, um Higgs-Boson-Partikel zu identifizieren, aber er verhielt sich nicht so, wie sie es erwartet hatten. Eine Überraschung war, dass seine Masse viel leichter war als vorhergesagt - eine Inkonsistenz, die durch die Existenz eines supersymmetrischen Teilchens erklärt werden würde.
Wissenschaftler hoffen, dass der neu gestartete und leistungsstärkere LHC genau ein solches Partikel enthüllt. "Höhere Energien am neuen LHC könnten die Produktion von hypothetischen supersymmetrischen Partikeln namens Gluinos um den Faktor 60 steigern und die Wahrscheinlichkeit erhöhen, sie zu finden", berichtet Emily Conover für Science .
Wenn der LHC ein einzelnes Superpartikel aufdecken würde, wäre dies nicht nur ein Gewinn für die Supersymmetrie als Theorie - es könnte ein Schritt sein, um die Ursprünge unseres Universums zu verstehen. Es könnte aber auch eine Menge Arbeit für Wissenschaftler bedeuten - schließlich ist ein supersymmetrisches Universum ein Universum, das mindestens doppelt so viele Teilchen enthält. Michael Williams vom Massachusetts Institute of Technology teilt der BBC mit, dass er für die Herausforderung bereit ist, räumt jedoch ein, dass dies schwierig sein könnte:
Es ist schön, ein Teilchen zu finden, das ein Kandidat für die Dunkle Materie sein könnte, weil wir verstehen könnten, wie es sich auf die Galaxie und die Entwicklung des Universums auswirkt, aber es öffnet auch die Tür zu allem, was sich auf der anderen Seite befindet, von dem wir keine Ahnung haben, was Gibt es.
