本月12日，知名科学博主Ethan Siegel博士发表文章“Why Supersymmetry May Be The Greatest Failed Prediction In Particle Physics History”引起了广泛的关注。毕竟这么专业的问题懂的人不多，至今为止能够收获两万多的浏览量，说明引起了更多人的关注。文章主要针对超对称理论的一些问题提出了他的看法。

在这篇博客中，Ethan Siegel指出超对称理论(SUSY)是在标准模型基础上构建出来的一个涵盖范围更为广泛的理论，其建立的目的就是要解决标准模型中无法解决的一些重要的问题。包括万有引力与电磁相互作用的统一、各种物理常数的相互统一、暗物质是什么等等。而对于电子为什么电荷与质子一样大，但半径却这么小，现有的理论是通过电子同真空极化中产生的正负电子对中的正电子进行湮灭而互相抵消的。而之所以能够进行这样的抵消，原因在于其背后存在额外的对称性，这种对称性则由SUSY解决。

为此SUSY还提出了一系列新的粒子。这些新的粒子主要是现在的标准模型所提出的所有粒子对应的超级粒子。比如一个顶夸克（Top）就有一个超级顶夸克（Stop）对应存在，一个电子就有一个超级电子对应存在等等。这样至少我们现在所知道的基本粒子数量就要翻倍。

按照SUSY模型，这些超级粒子的能量分布大约在100GeV到几个TeV的能量范围之内。而我们现在已经证实的希格斯粒子的能量大约是125GeV. 可以看出现在欧洲粒子物理实验室的加速器LHC的能量范围已经落在这些超级粒子的范围之内。也就是说应该可以在LHC上至少某次很偶然的碰撞过程中发现这些超级粒子的哪怕一丁点的蛛丝马迹存在。据说过去确实有一次发现了异常的能量，不过随后的实验以很高的信度否认了这个结果，表明那只是一个噪声信号而已。

实际上从现在不断提高的LHC碰撞能量来看，其建造的一个重要目的就是要找到这些超级粒子。否则又有哪个理论还预测出比SUSY更高能量的基本粒子？而寻找到这些超级粒子就意味着标准模型将成为更基本的粒子物理模型，就像牛顿力学那样。另外找到这些超级粒子也意味着可以解决长期以来困扰物理学家们的一个问题，就是为何现在我们发现的粒子能量远远小于普朗克能量？最大的希格斯粒子能量的也就125GeV，而普朗克能量的数量级达到了10¹⁹GeV，二者相差10¹⁷GeV数量级。人们不禁要问在这么大的一个能量范围之内到底还有什么东西存在？SUSY理论认为它能够很好地解决这一问题。毕竟解决了普朗克能量与现在已知的基本粒子能量上限的联系，也就实现了将万有引力与电磁相互作用统一起来的目的，这应该就是人类所能够认识到的客观物理世界的终极理论了。

我本人在三十多年前对超弦理论有所了解，记得那时候中科大的一位通过CUSPEA去美国读博士的同学，该同学曾经选择了一个导师专门研究超弦理论。只是后来导师也觉得这理论太玄乎而放弃了，后来这个同学也只得改选其他方向。我后来就一直在思考这个超弦应该是一个什么样的理论。

如果说二三十年前超弦理论无法被理论所证实，主要原因在于涉及的粒子能量太高，而当时的加速器能量不够。到了2012年希格斯玻色子的发现，这一能量限制问题应该说已经基本解决了。相信LHC这之后的工作基本上都是集中在寻找这些超级粒子。然而又过了将近七年的时间，却一点迹象都没有。这是造成一些物理学家开始变得越来越悲观的重要原因——难道我们还需要再提高加速器的能量？然而面对10¹⁷GeV的能量提升空间，估计LHC的实验物理学家会是相当的力不从心！毕竟现在的LHC运行起来就要消耗一个中等发达国家一百万人口城市的用电量。如果再提高10¹⁷倍，可能真的需要《流浪地球》中的核聚变发动机来完成了。

对SUSY的沮丧还不仅仅是没有找到这些超级粒子的一丁点蛛丝马迹，也还是源自现在基本上没有一个SUSY理论的预测被实验证实。包括

质子衰变：没有证实

超级粒子：没有证实

暗物质的存在：没有证实

各种物理常数的相互统一：没有证实

……

一些知名物理学家（Spiropulu）甚至直言，这会不会就像当年的以太，理论上非常成功，但就是无法获得实验证实。

不过很多理论物理学家们对SUSY理论仍然持有信心，因为只有这一个理论是能够预测存在10¹⁷GeV数量级能量的粒子的。其他的可用来竞争的理论数量为Zero.

相关内容参见：

Why Supersymmetry May Be The Greatest Failed Prediction In Particle Physics History

该文作者

Ethan Siegel博士，是位天体物理学家，作家和科学传播者，他在很多大学教授物理学和天文学。自2008年以来，他的博客“Starts With A Bang”赢得了无数的科学写作奖项，其中包括物理学会颁发的最佳科学博客奖。他的两本书“Treknology: The Science of Star Trek from Tricorders to Warp Drive, Beyond the Galaxy: How humanity looked beyond our Milky Way and discovered the entire Universe”可在亚马逊购买。也可在Twitter @startswithabang上关注他