芝加哥大學的一組研究人員最近開始了對生命的研究——或者更確切地說，是對超對稱長壽粒子壽命的研究。超對稱理論是粒子物理學標準模型的擴展理論。與元素周期表類似，標準模型是我們對自然界亞原子粒子和作用於它們的力的最好描述。
但是物理學家知道這個模型是不完整的——例如，它沒有給引力或暗物質留出空間。超對稱的目標是通過將每一個標準模型粒子與超對稱粒子配對，從而開啟了一種新的假設粒子來檢測。在一項新的研究中，芝加哥大學的物理學家們發現了這些超對稱粒子（如果它們存在的話）可能具有的局限性。
「超對稱確實是我們擁有的最有前途的理論，可以解決標準模型中儘可能多的問題，」田納西大學諾克斯維爾分校助理教授託瓦·霍姆斯說。
位於歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（LHC）在迫使質子碰撞之前，將其加速到接近光速。這些質子-質子碰撞產生了大量的額外粒子，研究人員希望在這些粒子上發現新的物理學。
「但在大型強子對撞機中，新的物理事件極其罕見，很難在碰撞粒子的碎片中識別，」芝加哥大學物理系主任金永基教授說，他也是這項研究的合著者。
芝加哥大學的研究小組利用歐洲核子研究中心的粒子探測器ATLAS收集的數據，研究了「伴輕子」的產生（假設存在的電子、介子和輕子的超對稱夥伴）。在經過測試的超對稱模型中，從理論上講，伴輕子具有較長的壽命，這意味著它們可以在衰變成ATLAS能探測到的物體之前飛行很遠。
「我們可能錯過新物理學的一種方式是，粒子在產生時沒有迅速衰變，」霍姆斯說。「通常，在我們的搜索過程中，我們看不到長壽命的粒子，因為在我們的探測器中，我們基本上會剔除任何看起來不像是標準的快速衰變的粒子。」
預計伴輕子最終會衰變為它們正常的輕子夥伴。但與傳統的衰變不同，這些輕子將被取代，這意味著它們不會指向最初的質子-質子碰撞點。物理學家們一直在尋找的就是這種獨特的特徵。
「我們至少有95%的把握認為，如果這個模型中存在伴輕子，那麼它就不會有質量和壽命，」萊斯亞·霍林說，她是芝加哥大學的博士。知道了長壽的伴輕子沒有一定的質量和壽命，這就告訴了研究人員未來搜索的重點。
這個結果激勵了科學進一步突破界限。在未來十年的某個時候，大型強子對撞機將進入周期性關閉狀態，為ATLAS的硬體升級留下充足的時間。未來的步驟可能包括使用大型強子對撞機下一階段運行的更可靠數據來尋找相同的模型，將對長壽粒子的研究擴展到伴輕子之外。
目前，標準模型的完成仍是一個謎，但該團隊很自豪地領導了在ATLAS中首次尋找超對稱模型的工作。發現新的物理學就像大海撈針，雖然我們在目前的數據中沒有看到任何東西，但未來有很大的機會！