¿Cómo puede la masa de Higgs dar preferencia a SUSY vs multiverse?

No he visto la película. Pero esto no era "supersimetría versus multiverso". Era "supersimetría sin multiverso" versus "supersimetría con multiverso".

Según la teoría del campo cuántico, un bosón de Higgs ligero (ligero en comparación con las energías de la "gran unificación") aún debería parecer pesado debido a los efectos de las partículas virtuales, a menos que estos efectos se anulen entre sí. Esta es una característica de los modelos supersimétricos tradicionales, y 115 GeV era un valor proveniente de ese tipo de teoría.

Sin embargo, puede ser difícil hacer un modelo de este tipo que haga todo bien, experimentalmente. Puede que tenga que suponer que los diversos parámetros de la teoría asumen valores que son "exactamente correctos", por ejemplo, que un parámetro es muy pequeño, o que dos parámetros son casi iguales, y no habrá nada en su teoría que implique esto. Simplemente lo "afinarás" para que no aparezcan ciertos efectos no deseados.

En el pasado, la necesidad de tal ajuste fino paramétrico podría considerarse una razón para rechazar una teoría, si no se podía encontrar un mecanismo causal para el ajuste fino. Pero "el principio antrópico" o "selección ambiental" nos da una nueva razón potencial por la cual la física podría parecer afinada: tal vez otros valores de los parámetros sean inconsistentes con la existencia de vida/átomos/etc. Puede haber un "multiverso" en el que los parámetros tomen diferentes valores en diferentes lugares, pero la vida sólo es posible en aquellos lugares donde los parámetros toman valores que permiten, por ejemplo, que se desarrolle algo así como una química estable compleja.

140 GeV fue una predicción proveniente de uno de esos argumentos. Aquí está el papel. ¡Pero verás que esto sigue siendo una teoría con supersimetría! Es solo que es un modelo supersimétrico que también contiene algunos ajustes antrópicos.

Quiero enfatizar fuertemente que 115 GeV y 140 GeV no son de ninguna manera las predicciones provenientes de estos dos enfoques, son solo ejemplos. Es posible que se hayan discutido en la película, porque hubo algunas falsas alarmas experimentales (en la búsqueda del bosón de Higgs) en esas energías. Pero estamos hablando de dos tipos de teoría: una teoría supersimétrica con parámetros no ajustados y una teoría supersimétrica con parámetros ajustados por selección antrópica, y si los detalles son diferentes, las predicciones son diferentes.

De hecho, vaya a las páginas 25-26 del artículo del multiverso y verá no menos de cuatro valores especiales de la masa del bosón de Higgs enumerados, cada uno de los cuales creen que podría ser indicativo de la selección antrópica dentro de un multiverso. La razón es que no tienen un modelo exacto de cómo funciona la física en todo su multiverso; solo están adivinando los principios que rigen qué variaciones se permiten de un lugar a otro. En el artículo están a favor de 140 GeV, pero aquí dicen que si la física verdaderamente fundamental funciona de alguna otra manera, entonces tal vez se favorezca uno de estos otros valores.

Enumeran 128 GeV, que está más o menos cerca del valor que finalmente se encontró, y dicen (página 26) "una masa de Higgs cercana a 128 GeV proporcionaría una fuerte evidencia para el multiverso, aunque no tan fuerte como podría ocurrir para un valor cerca de 141 GeV". En este sentido, uno debe considerar un artículo "secretamente famoso" de Shaposhnikov y Wetterich , que en realidad predijo el valor correcto, 126 GeV, con varios años de anticipación, y que no usó el multiverso osupersimetría. En cambio, asumieron que la gravedad cuántica tiene la propiedad de "seguridad asintótica" a altas energías. Esta es una suposición pasada de moda porque parece contradecir las ideas estándar sobre la entropía de los agujeros negros... Sin embargo, mi punto real es que la masa correcta para el bosón de Higgs posiblemente se puede obtener sin el uso de efectos antrópicos. Y, de hecho, ahora hay algunos modelos de teoría de cuerdas en los que el valor correcto es producido por una causa física en lugar de una afinación antrópica.

La respuesta de Mitchell Porter es muy interesante. Sin embargo, también difiere mucho de lo que transmite la película y del estado actual del debate SUSY vs. Multiverse. Descubre un artículo interesante "Una masa de bosón de Higgs predicha con precisión a partir de una escala débil ajustada con precisión" publicado en 2009 o cuatro años antes del estreno de la película. Este documento contradice gran parte de lo que leerá en otros lugares sobre el tema. El documento avanza que SUSY es consistente o se adapta a la masa del bosón de Higgs hasta 141 GeV. También avanza que SUSY y Multiverse pueden no ser mutuamente excluyentes, sino que Multiverse puede servir como una extensión de SUSY.

La posición del periódico está en contradicción directa con la que se transmite en la película y en el debate actual sobre el tema. Tal como está actualmente, parece bien aceptado que para confirmar SUSY en sus diversas formas, la masa del bosón de Higgs debería estar cerca de los 115 GeV. Algunos defensores de Multiverse también avanzan que si llegara a 140 GeV sería compatible con Multiverse. Esos dos resultados son obviamente mutuamente excluyentes. Es por eso que esas teorías se consideran competidoras. Eso fue declarado explícitamente por varios teóricos de la física de partículas entrevistados en la película, incluidos: David Kaplan y Savas Dimopoulos, partidarios de SUNY (que confirmaron el umbral 115), y Nima Arkani-Hamed, partidario de Multiverse (quien confirmó el umbral 140). ).

La película fue muy bien recibida no solo por el público sino también por la comunidad científica. Peter Voit, un físico teórico, calificó la película de "fantásticamente buena". Expresó algunas reservas con respecto a las opiniones de Arkani-Hamed mencionadas más adelante en este escrito.

Cuando el bosón descubierto (todavía no estoy 100% seguro de que en realidad sea Higgs) llega a 125 a 126 GeV, causa una gran confusión dentro de la comunidad de teóricos de la física de partículas. Esto se debe a que esencialmente confirma que ambas teorías no están respaldadas por este hallazgo. En lenguaje sencillo, esas teorías están equivocadas. No están respaldados por los amplios datos generados por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Al final de la película, David Kaplan dijo eso. Además, cerca del final, otro físico de partículas que apoya a SUSY transmite su genuina desesperación sobre el tema a su colega Savas Dimopoulos. Este último intenta levantar el ánimo de su colega sugiriendo lo emocionante que es finalmente descubrir la verdad después de todas esas décadas de investigación. Pero, el colega encuentra poco consuelo al descubrir que ha estado equivocado durante décadas.

Con respecto a SUSY, un bosón de Higgs que llegara a 115 GeV habría sido consistente con lo que el Modelo Estándar y SUSY habrían predicho (advertencia excluyendo la teoría propuesta por el documento mencionado). Dado que llegó muy por encima de 125 a 126, algunos de los cimientos del Modelo Estándar y SUSY son cuestionables. La matemática subyacente de esas teorías necesitará más ajustes. Ya tienen muchos de los que cuestionan su solidez científica. De hecho, el modelo estándar tiene numerosas debilidades importantes. No explica la gravedad (como una de las cuatro fuerzas). Se pierde por completo la materia oscura fría y tiene un sobrepeso de la energía oscura por un múltiplo muy grande. El modelo estándar también tiene 19 constantes numéricas para hacer el trabajo matemático que se consideran arbitrarias. Dado que SUSY depende del Modelo Estándar, se basa en una base algo tenue. SUSY tiene ajustes matemáticos propios que pueden agravar la probabilidad de errores cuando se combinan con las 19 constantes algo arbitrarias del modelo estándar. Los científicos han avanzado que la teoría SUSY debe abandonarse ya que el LHC no ha presentado ninguna evidencia que respalde su veracidad a pesar de esforzarse por hacerlo desde 2010 (referencia: Natalie Wolchover, 29 de noviembre de 2012. “Supersymmetry Fails Test, Forcing Physics to Buscar nuevas ideas”, Scientific American).

El modelo estándar mínimo supersimétrico (MSSM) es un esfuerzo reciente para integrar completamente el modelo estándar y SUSY. Sin embargo, introduce 120 nuevos parámetros. Varios de ellos se consideran menos que científicos, ya que no se pueden probar fácilmente. Del mismo modo, el LHC no ha generado ninguna evidencia de apoyo para el MSSM. Eso es en buena parte por la sencilla razón de que el bosón de Higgs llegó demasiado pesado a 125 - 126 GeV.

Con respecto a Multiverse, un bosón de Higgs que llegue a 140 GeV sugeriría que en este nivel se desata el infierno. Nuestro cuerpo de física de partículas no puede explicar con precisión lo que está pasando y necesita una revisión completa. Peter Woit criticó la vinculación de Arkami-Hamed del bosón de Higgs con Multiverse. Esto se debe a que, dado que Multiverse sigue un conjunto de leyes físicas diferentes y desconocidas, esta teoría no es comprobable en absoluto. En otras palabras, es una especulación que no pertenece al cuerpo de la ciencia. Y, un umbral de bosón de Higgs de 140 GeV o cualquier otro umbral para supuestamente soportar Multiverse es arbitrario por naturaleza.

El método científico es un mecanismo de autocorrección. Con el tiempo, casi todo lo que he escrito quedará obsoleto. Sin embargo, seguirá sirviendo como una representación justa de lo que trata la película, lo que transmite y el estado del debate SUSY vs. Multiverse en ese momento.