来自西蒙斯科学新闻
1982年，作为莫斯科的一名年轻理论家，米哈伊尔·希夫曼（Mikhail Shifman）被一种名为超对称的优雅新理论所吸引，该理论试图将已知的基本粒子纳入一个更完整的宇宙清单中。
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“我那个时候的论文真的洋溢着热情，”现年63岁的明尼苏达大学教授希夫曼说。几十年来，他和数千名其他物理学家发展了超对称假设，并确信实验会证实它。“但大自然显然不喜欢它，”他说。“至少不是以其最初的简单形式。”
由于世界上最大的超对撞机未能发现该理论所说的必须存在的任何粒子，希夫曼正在加入越来越多的研究人员的行列，敦促他们的同行改变方向。
在一篇论文中，该论文上个月发布在物理学网站 arXiv.org 上，希夫曼呼吁他的同事放弃“开发人为的巴洛克式审美上令人不快的超对称修正”的道路，以绕过该理论的更直接版本未能通过实验测试的事实。他写道，是时候“开始思考和发展新思路”了。
但几乎没有什么可以依靠的。到目前为止，在欧洲研究实验室 CERN（位于日内瓦郊外）运营的大型强子对撞机或其他任何地方的实验中，都没有出现超出标准模型的“新物理学”的任何迹象——标准模型是描述已知基本粒子的公认方程组。（最近发现的希格斯玻色子是由标准模型预测的。）本月早些时候在日本京都举行的强子对撞机物理学会议上提出的最新一轮质子粉碎实验，通过在几种粒子衰变率中没有发现任何意外，排除了另一大类超对称模型以及其他“新物理学”理论。
“当然，这令人失望，”希夫曼说。“我们不是神。我们不是先知。在缺乏实验数据的指导下，你如何猜测有关大自然的事情？”
年轻的粒子物理学家现在面临着一个艰难的选择：追随他们的导师开辟的几十年来的道路，采用越来越人为的超对称版本，还是在没有任何有趣的新数据指导下，独自闯荡。
“这是一个我们大多数人都在试图避免回答的难题，”来自法国奥赛巴黎第十一大学的理论粒子物理学家亚当·法尔科夫斯基（Adam Falkowski）说，他目前正在 CERN 工作。在最近实验结果的博客文章中，法尔科夫斯基开玩笑说，现在是开始申请神经科学工作的时候了。
“你真的无法称之为鼓舞人心的，”北伊利诺伊大学研究超对称（或简称 SUSY）的高能粒子物理学家斯蒂芬·马丁（Stephen Martin）说。“我当然不是一个认为 SUSY 必须是对的人；我只是想不出任何更好的东西。”
超对称几十年来一直主导着粒子物理学的格局，除了少数几个超出标准模型的替代物理理论。
哥伦比亚大学的粒子理论家和数学家彼得·沃伊特（Peter Woit）说：“过去二三十年的粒子物理学家对 SUSY 作为假设投入了多少精力，怎么强调都不为过，因此这个想法的失败将对该领域产生重大影响。”
该理论之所以引人注目，主要有三个原因：它预测了可能构成“暗物质”的粒子的存在，“暗物质”是一种弥漫在星系外围的不可见物质。它在高能量下统一了三种基本力。并且——到目前为止，研究超对称的最大动机——它解决了物理学中一个被称为层次问题的难题。
这个问题源于引力和弱核力之间的差异，弱核力大约强 100 万亿亿亿（10^32）倍，并在更小的尺度上起作用，以介导原子核内部的相互作用。携带弱力的粒子（称为 W 和 Z 玻色子）的质量来自希格斯场，希格斯场是一种充满所有空间的能量场。但目前尚不清楚为什么希格斯场的能量，从而 W 和 Z 玻色子的质量，不会远大于此。由于其他粒子与希格斯场相互交织，它们的能量应该在被称为量子涨落的事件中溢出到希格斯场中。这应该会迅速提高希格斯场的能量，使 W 和 Z 玻色子变得更大，并使弱核力像引力一样微弱。
超对称通过假设每个基本粒子都存在一个“超伴侣”双胞胎来解决层次问题。根据该理论，构成物质的费米子具有作为玻色子的超伴侣，玻色子传递力，而现有的玻色子具有费米子超伴侣。由于粒子及其超伴侣属于相反的类型，它们对希格斯场的能量贡献具有相反的符号：一个增加其能量，另一个减少其能量。这对粒子的贡献会相互抵消，从而不会对希格斯场产生灾难性的影响。作为额外的奖励，其中一个未被发现的超伴侣可以构成暗物质。
哥伦比亚大学的理论物理学家布莱恩·格林（Brian Greene）说：“超对称是如此美丽的结构，在物理学中，我们允许这种美感和审美品质来指导我们认为真理可能存在的地方。”
随着时间的推移，随着超伴侣未能实现，超对称变得不那么美丽了。根据主流模型，为了避免被检测到，超伴侣粒子必须比它们的双胞胎重得多，从而用类似狂欢节镜子的东西取代精确的对称性。物理学家提出了大量关于对称性可能如何被打破的想法，从而产生了无数版本的超对称。
但是，超对称性的打破可能会带来新的问题。马丁解释说：“与现有粒子相比，你必须使某些超伴侣的质量越重，它们的影响的抵消就越不有效。”
20 世纪 80 年代的大多数粒子物理学家认为他们会检测到只比已知粒子略重的超伴侣。但是，在伊利诺伊州巴达维亚的费米实验室现在已经退役的粒子加速器 Tevatron 没有发现任何这样的证据。随着大型强子对撞机在没有发现任何超对称粒子迹象的情况下探测越来越高的能量，一些物理学家说该理论已经死了。“我认为大型强子对撞机是最后的挣扎，”沃伊特说。
今天，大多数剩余的可行的超对称版本都预测，超伴侣的质量非常大，以至于如果不是各种超伴侣之间的微调抵消，它们会压倒它们轻得多的双胞胎的影响。但是，为了减少损害并解决层次问题而引入微调使一些物理学家感到不安。希夫曼说：“这或许表明，我们应该退后一步，重新开始思考引入基于 SUSY 的现象学所要解决的问题。”
但一些理论家正在勇往直前，他们认为，与原始理论的美感相反，自然可能只是超伴侣粒子的丑陋组合，并带有一丝微调。“我认为专注于流行的超对称版本是错误的，”罗格斯大学的粒子物理学家马特·斯特拉斯勒（Matt Strassler）说。“受欢迎程度的竞争不是衡量真理的可靠标准。”
在一些不太流行的超对称模型中，最轻的超伴侣不是大型强子对撞机实验所寻找的那些。在另一些模型中，超伴侣并不比现有粒子更重，而只是更不稳定，这使得它们更难被检测到。这些理论将在大型强子对撞机升级至大约两年后的全功率运行后继续进行测试。
如果没有出现任何新情况——这是一种被随意称为“噩梦般的情形”的结果——物理学家将剩下与 30 年前超对称巧妙地填补这些漏洞之前存在的宇宙图景相同的漏洞。而且，在没有更高能量的对撞机来测试替代思路的情况下，法尔科夫斯基说，这个领域将会缓慢衰退：“粒子物理学的工作数量将稳步下降，粒子物理学家将自然消亡。”
格林提供了更光明的前景。“科学是一项非常棒的自我纠正事业，”他说。“错误的观点会随着时间的推移被淘汰，因为它们没有成效，或者因为它们正在将我们引向死胡同。这种情况以一种非常内在的方式发生。人们继续研究他们觉得有趣的事情，而科学则蜿蜒走向真理。”