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Supersymmetrie

Supersymmetrie

Das Standardmodell der Teilchenphysik kann zwar die Entstehung und das Verhalten der Materie in unserer Welt hervorragend erklären, und es hat sich in den vergangenen Jahrzehnten bei umfangreichen experimentellen Tests immer wieder bewiesen. Es hat allerdings auch große Einschränkungen: So lässt es die Gravitation außer Acht und kann die Zusammensetzung Dunkler Materie nicht erklären. Außerdem setzt es sich aus mehreren Sorten Materieteilchen und Kraftteilchen zusammen. Physiker wünschen sich hingegen eine Theorie, die nicht nur Phänomene wie Gravitation und Dunkle Materie berücksichtigt, sondern die auch einen direkten Bezug zwischen den Materieteilchen und den Kraftteilchen herstellt. Theoretische Physiker haben unter anderem die Supersymmetrie entwickelt, eine elegante Erweiterung des Standardmodells.

Supersymmetrie – eine elegante Lösung

Die Theorie der Supersymmetrie

Die Theorie der Supersymmetrie verdoppelt die Anzahl der Elementarteilchen, weil jedes normale Teilchen einen supersymmetrischen Partner bekommt.
Grafik: DESY

Julius Wess und Bruno Zumino formulierten 1973 als erste ein theoretisches Modell der Supersymmetrie - kurz SUSY. Sie verbindet Fermionen mit Bosonen und stellt jedem bekannten Teilchen einen supersymmetrischen Partner zur Seite, deren Spin sich um ½ von dem der Teilchen des Standardmodells unterscheidet. Das heißt zu den Fermionen mit halbzahligem Spin existieren supersymmetrische Teilchen mit ganzzahligem Spin, und zu den Bosonen mit ganzzahligem Spin existieren supersymmetrische Teilchen mit halbzahligem Spin. Demnach verbindet die Theorie der Supersymmetrie die Welt der Materieteilchen mit der der Kraftteilchen. Da zu jedem Teilchen des Standardmodells ein supersymmetrischer Partner existiert, verdoppelt sich die Anzahl der Teilchen.

Die Namen der supersymmetrischen Teilchen werden hergeleitet von denen des Standardmodells. Den Materieteilchen wird ein "S" vorweggestellt, aus Elektronen werden dann beispielsweise Selektronen. Den Superpartnern der Kraftteilchen wird ein "ino" angehängt, das heißt zum Gluon gehört nun ein Gluino.

Supersymmetrische Teilchen könnten der Schlüssel zur Erforschung der Dunklen Materie sein. So könnte das leichteste der supersymmetrischen Teilchen deren Hauptbestandteil sein.

Bisher nicht experimentell bestätigt

Die experimentelle Bestätigung dieser Theorie steht allerdings noch aus. Bisherige Teilchenbeschleuniger haben die supersymmetrischen Teilchen nicht nachweisen können, weil sie nach Meinung der Wissenschaftler zu schwer dafür sind. Daher setzen Physiker große Hoffnungen in den LHC. Mit Hilfe der Detektoren ATLAS und CMS könnte ein erster Nachweis der supersymmetrischen Teilchen endlich gelingen.


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