Vật lý hạt cơ bản

Vật lý ngoài Mô hình Chuẩn

Các mở rộng như siêu đối xứng hoặc thống nhất lớn tìm cách giải quyết giới hạn của Mô hình Chuẩn; chúng là giả thuyết nghiên cứu chứ chưa phải phát hiện thực nghiệm.

Mô hình Chuẩn thành công nhưng chưa chứa hấp dẫn lượng tử, chưa giải thích vật chất tối, khối lượng neutrino và một số câu hỏi về phân cấp khối lượng hay bất đối xứng vật chất–phản vật chất. Vật lý ngoài Mô hình Chuẩn (BSM) khảo sát các lý thuyết mở rộng; sự hấp dẫn lý thuyết không thay thế bằng chứng thực nghiệm.

Từ giả thuyết đến phép thử

Ứng viên WIMP là hạt nặng, tương tác yếu giả định. Tìm kiếm trực tiếp đo recoil hạt nhân trong detector dưới lòng đất; tìm kiếm gián tiếp tìm sản phẩm hủy cặp/phân rã trong thiên hà; collider tìm năng lượng mất cân bằng. Mỗi phương pháp phụ thuộc mô hình tín hiệu, nền và tương quan giữa các kênh.

Một cách so sánh các giả thuyết BSM là đặt chúng vào cùng khuôn khổ lý thuyết trường hiệu dụng. Mỗi toán tử mới tạo ra một hệ thức giữa các quan sát, và hệ số của nó bị ràng buộc đồng thời bởi collider, phân rã hiếm hoặc phép đo chính xác. Nếu chưa thấy lệch, thí nghiệm loại trừ một miền tham số chứ không bác bỏ mọi mô hình; nếu có lệch, cần kiểm tra xem các kênh khác có cùng quy luật hay không.

Một mở rộng đáng tin cậy phải khôi phục các dự đoán đã kiểm chứng của Mô hình Chuẩn ở năng lượng thấp, đồng thời chỉ ra phép đo có thể phân biệt nó. Lý thuyết hiệu dụng cho phép so sánh theo thang năng lượng mà không giả định hạt mới cụ thể; tìm kiếm cộng hưởng, năng lượng mất cân bằng và sai lệch chính xác là các chiến lược bổ sung. Không có bằng chứng cho một kịch bản duy nhất, nên kết quả được trình bày như giới hạn hoặc kiểm định mô hình.