Süper Simetri Nedir

Süpersimetri elektromanyetizmayı, zayıf etkileşimi, güçlü etkileşimi ve kütleçekimini tek bir birleşik kuvvette toplamasının yanı sıra, bozon ve fermiyonların olduğu parçacık grupları arasındaki varsayımsal simetriyi açıklayan kuramdır.
Bu simetriye göre her parçacığın bir süpereşi de vardır. Bu parçacıklar asıllarına çok benzese de, önemli bir konuda ayrışırlar: Eğer parçacık fermiyonsa, süpereşi bozondur. Eğer parçacık bozonsa, süpereşi fermiyondur.
Maddeyi oluşturan parçacıklar olan fermiyonlar ve doğadaki temel kuvvetlerin taşıyıcıları olan parçacıklar olan bozonlar evrende bolca bulunurlar. Yani süpersimetri doğanın simetrisiyse, doğadaki her temel parçacık türünün henüz keşfedilmemiş süpereşlerinin olması gerekir. Bildiğimiz parçacıklar düşünüldüğünde, bulunması gereken bir o kadar parçacık daha vardır.
Doğadaki dört temel kuvvetin neden birbirlerinden çok farklı değerlere sahip olduğu sorusu bilim insanlarını süpersimetriye yönlendiriyor. Örneğin, güçlü etkileşim kütleçekim kuvvetinden 10 katrilyon daha güçlüdür.
Süpersimetrinin Önemi: Atomaltı seviyede kuramsal kuantum parçacıkları sürekli titreşirler. Eğer önünde bir engel yoksa bu titreşim zayıf etkileşimin enerji seviyesini gözlemlenen seviyeden uzaklaştırır. Eğer süpersimetri varsa, bu sorun ortadan kalkar.
Süpersimetriye göre elektron, kuark, nötrino gibi bildiğimiz tüm parçacıklar için daha yüksek kütleli süpereşler vardır. Yani elektron için selektron, kuark için skuark adında süpereşler vardır.
Süpersimetri aynı zamanda fermiyonlar ve bozonlar adı verilen parçacıkları da ilişkilendirebilir. Standart Modelde yer alan fermiyon ve bozon parçacıkları spin adi verilen özelliklerine göre sınıflandırılmışlardır. Fermiyonlarin hepsi buçuklu spine sahipken , bozonlar 0,1 veya 2 gibi değerler alır. Süpersimetri ,Standart Modeldeki her parçacığa , spini yarım birim farklı olacak şekilde eş bir parçacık olduğunu tahmin ediyor. Yani bozonlara fermiyonlar ve fermiyonlara bozonlar eşlik eder. Fermiyonların hepsi farklı kuantum durumunda bulunurken , bozonlar aynı durumda bulunur. Fermiyonlar ve bozonlar olabildiğince birbirinden farklı olmalarına rağmen , Süpersimetri bunları bir araya getirir.
Son olarak, bir çok teoride araştırmacılar en hafif süpersimetrik parçacığın dengede, elektrik olarak nötr ve Standart Modelin parçacıkları ile zayıf olarak etkileştiğini tahmin ediyor. Bu tamda çoğu maddeyi oluşturan ve galaksileri bir arada tuttuğu düşünülen karanlık maddenin özellikleri ile aynıdır. Standart Model tek başına karanlık maddeyi açıklayamıyor. Süpersimetri, evrenimizin daha kapsamlı bir resmini oluşturmaya çalışan Standart Modelin güçlü esasları üzerine kurulmuştur. Bunun ile ilgili hala sorularımızın olmasının sebebi , şimdiye kadar bu resmin sadece bir kısmını görmüş olmamızdır.
Deneysel fizikçiler de yeni keşiflerin yapılma olasılığının olduğunu söylüyor. Ancak onları gün yüzüne çıkarmak yıllar alabilir. LHC’nin CMS deneyinde çalışan Tiziano Camporesi, iki ya da üç yıl içinde bazı yeni görüngüleri, yeni madde durumlarını bulabilirlerse çok mutlu olacağını ve o durumda doğanın çok nazik davranmış kabul edilebileceğini ifade ediyor. Diğer bazı fizikçiler ise söz konusu keşiflerin şimdiye dek yapılmış olmasını beklediklerini itiraf ediyor. LHCb deneyinin sözcüsü Guy Wilkinson şöyle diyor: “Şimdiye dek bir şey görememiş olmamız, bence oldukça şaşırtıcı. Bu bir başarısızlık değil; belki de bu durumun bize anlatmak istediği bir şeyler vardır.” Yeni parçacıkların yokluğu, kuramsal fizikçileri Higgs’in kütlesini açıklamak için yeni yollar düşünmeye zorluyor. Veriler ile uyumlu olmaları için bu açıklamaların LHC’nin göremediği herhangi bir parçacığı üretmemesi gerekiyor.

Süpersimetri Değilse Ne?
Bazı fizikçiler, özellikle de genç nesil fizikçiler, yeni fikirleri benimsemeye şimdiden hazır. Johns Hopkins Üniversitesi’nden David Kaplan, süpersimetri ile kişisel bir bağlılığının olmadığını belirtiyor. Kaplan ve çalışma arkadaşları, geçtiğimiz günlerde gevşeme (İng. relaxion) hipotezini öne sürdü. Bu varsayım, evren evrilirken Higgs kütlesinin değişmesine (yani gevşemesine) olanak tanıyor. Bu kuram bünyesinde, Higgs kütlesi küçük bir değerde kalıyor ve diğer şekilde öngörülen yüksek kütleye asla ulaşmıyor.
Craig’in beğendiği bir diğer düşünce ise “yüksüz doğallık” (İng. neutral naturalness) adıyla bilinen bir kuramlar ailesi. Süpersimetri gibi bu düşünce de doğa simetrileri önererek, Higgs kütlesi sorununu çözüyor. Ama yeni parçacıkların var olması gerektiğini söylemiyor. “Bu kuramlar süpersimetri kadar güzel ve basit olmasa da veriler tarafından destekleniyor,” diyor Craig.
Tartışmalı bir başka düşünce ise çoklu-evren (İng. multiverse) hipotezi. Sonsuz sayıda başka evren olabilir ve bu evrenlerin her birinde Higgs kütlesi farklı olabilir. Belki de insanların bu kadar hafif bir Higgs gözlemlemesinin nedeni, karbon gibi ağır elementlerin yıldızlarda üretilmesi için küçük kütle gerekmesidir. İnsanlar küçük Higgs’li bir evrende yaşıyorlar, çünkü belki de yaşama olanak tanıyacak evren türü ancak böyle olabilir.
Fizikçilerinin korktukları başlarına da gelebilir. LHC, Higgs bozonunu ortaya çıkarmaktan başka hiçbir işe yaramayabilir. Bu durumda kuramsal fizikçilerin ellerinde birkaç ipucu kalır. Yine de Hochberg şöyle diyor: “Eğer durum bu ise bile, doğa hakkında çok derin bir şeyler öğrenmiş olacağız.”