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图17-4 超夸克可以衰变成一个夸克和一个最轻的超对称粒子。
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事实上，超夸克不会单独产生，而是产生于与另一个强相互作用力物质（如另一个超夸克或者反超夸克）的相交处，实验物理学家将测量到至少两个喷射流（例如图17-5）。如果两个超夸克在质子对撞中产生，那么它们可以给出探测器能测量到的两个夸克。总的能量动量缺失将逃离而不被探测到，但这个缺失将被记录下来，并为新粒子提供证据。
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图17-5 大型强子对撞机可能产生两个超夸克，但是它们衰变成夸克和最轻的超对称粒子，留下能量缺失的信号。
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大型强子对撞机日程安排上的各种延迟，却产生了一个主要优势：实验物理学家可以有足够的时间，来全面了解这些探测器。他们校准这些仪器，使得在仪器开始运行的那一天，测量可以足够精确，因此缺失的能量也可以准确测量。另一方面，理论物理学家也可以有时间思考更多关于超对称和其他模型的搜寻策略。例如，在与来自威廉姆斯学院（Williams College）的理论物理学家戴夫·塔克-史密斯（Dave Tucker-Smith）的合作中，我们发现一个不同于（但是相关的）此前所介绍的超夸克衰变的搜索方法。这个方法依赖于仅仅测量从事件中产生的夸克的动量和能量，而不需要具体测量那些可能捉摸不定的缺失的动量。而近来大型强子对撞机令人欣喜的一个重要的发现是：许多紧凑μ子线圈的实验物理学家立即在此想法下操作实验，发现它不仅适用，而且他们还在几个月内推广和改进了该想法。现在它已成为标准的超对称搜索策略，而且紧凑μ子线圈首批超对称搜寻就是应用了我们所提议的技术。[1]
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沿着这条道路走下去，即使超对称被发现了，实验物理学家也不会停滞不前。他们将致力于发现全部的超对称粒子谱，而理论物理学家则将研究这些结果的意义。许多有趣的理论隐藏在超对称理论以及可以自发破坏该对称性的粒子当中。如果超对称与等级问题相联系，那么我们就会知道应该存在哪些超对称粒子。但是我们还不知道它们的具体质量，以及这些质量产生的原因 。
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不同的质量谱会使大型强子对撞机可以看到的粒子产生巨大差异。粒子只能衰变成其他更轻的粒子。衰变的链条——超对称粒子可能发生的一系列衰变，依赖于质量，也即哪些粒子更重、哪些更轻。各个衰变过程的速率也依赖于粒子的质量。一般较重的粒子衰变得更快一些，并且它们通常也更难产生，因为只有能量很高的对撞才能创造它们。将各种结果综合起来，我们可以得到一些比标准模型更基本以及处于更高能标的理论的启示。任何关于新物理理论的分析都可能被我们发现，这是毋庸置疑的。
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无论如何，我们需要牢记：尽管超对称对物理学家来说是一个热门方向，但这里仍存在着一些关于它是否真能应用于等级问题乃至真实世界的顾虑，有如下几个方面。
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首先，这可能也是最令人担忧的，我们到现在还没有任何实验证据。如果超对称存在，那么唯一能解释我们至今还没有观测到任何迹象的原因是，超对称伙伴的质量太大。但是，等级问题的自然解答需要超对称伙伴具有较轻的、合理的质量 。超对称伙伴的质量越大，超对称作为等级问题的解就越不适宜。该解答的荒谬程度由希格斯玻色子的质量与超对称破缺的能标之比决定。该数值越大，这个理论就越需要精细调节。
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目前还没有观测到希格斯玻色子的这个事实加深了问题的难度。在超对称模型中，为了使希格斯玻色子重得连实验也探测不到，唯一方法来自于重的超对称伙伴的巨大量子力学修正。但是同样地，这些极大的质量使得等级变得更不自然，哪怕是在超对称理论中也是如此。
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超对称的另一大挑战是，能否发现一个完整、自洽而又包含超对称破缺的模型 。超对称是一种非常具体的对称性，它将许多相互作用联系起来，并且排除了许多被量子力学认可的相互作用。一旦超对称破缺了，“无秩序原理”（anarchic principle）将占主导地位，即任何可能发生的都将发生。大多数模型会预测出在自然中从未见过的衰变或者极少见过的衰变来与预言结果符合。因此当超对称破缺时，由于量子力学的限制，很多非常丑陋的模型都将出现。
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物理学家也很可能错过正确答案。我们当然不能肯定地说好的模型不存在或者一种小的精细调节不会发生。当然，如果超对称是等级问题的正解，那么我们将很快于大型强子对撞机中发现它的证据，因此这值得一试。超对称的发现意味着，这个奇异的新时空对称性不仅适用于演算纸上的理论推导，也适用于现实世界。然而，在缺乏证据的情况下，尝试一些其他理论也是值得的。第一个我们要考虑的是技术色理论。
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模型二：技术色理论
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回溯到20世纪70年代，物理学家先考虑了另一种关于等级问题的可能解——技术色理论。此理论构建的模型中粒子通过一种新型力强烈地相互作用，人们戏谑地称之为技术色相互作用力（technicolor force）。这项提案是，技术色的作用与强相互作用力之间相互作用（物理学家也称之为色相互作用）类似，但是它在弱能标而非质子质量标度上将粒子束缚起来。
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如果技术色的确是等级问题的答案，那么大型强子对撞机不会只制造单一的基本希格斯粒子。相反，它会制造一个束缚态（类似于强子的物质），而该束缚态起到希格斯粒子的作用。支持技术色的实验证据将是大量束缚态粒子以及出现在弱尺度能标及以上的许多强烈的作用。它非常像我们所熟悉的质子，但是却出现在高得多的能标上。
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目前还没有任何证据，这为技术色模型添加了很多限制。如果该理论真的是等级问题的解，那么我们预期的证据已经出现了，当然我们也可能错过了一些微妙的事物。
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最重要的是，技术色模型的建立比超对称还难。找到一个与我们所有的观测相符的模型已经极其困难，而目前还没有发现一个完全合适的模型。
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无论如何，实验物理学家一直保持着开放的头脑并尽力在寻找技术色和其他新型强作用的证据，但是它们存在的可能性不是很高。然而，假如技术色的确是世界的基本理论，或许以后当我再敲进“technicolor”这个词时，可能Word程序会停止自动纠错以及停止自动将首字母“t”改成大写字母“T”了。
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模型三：额外维度
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超对称或者技术色都不能为等级问题提供完美的解答。超对称理论还没有准备好容纳从实验中体现出来的超对称破缺，而由技术色理论的推导来预测正确的夸克和轻子质量则更困难 。因此物理学家决定着眼于更远的地方并考虑一些表观上更具猜测性的其他想法。别忘了，即使一个想法起初看似丑陋或者不明显，在完全理解它的内涵以后，我们也可能觉得它是最优美的，而且更重要的是，它是正确的。
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20世纪90年代，物理学家对于弦理论及其组成的理解越来越好，这导出了解决等级问题的新方案。这些想法是由弦理论的元素推动的（虽然不见得可以从它非常受限的结构直接推导出来），并且涉及空间的额外维度。如果额外维度存在（我们有理由相信这是可能的），那么它们可能是解决等级问题的关键。如果确实如此，那么它们将在大型强子对撞机中产生其存在的实验证据。
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更多的空间维度是一种奇异的观点。如果宇宙有这些维度，那么空间将非常不同于我们每天生活中所观察到的。除了三个方向——左右、上下、前后，或者另一种描述方法——经度、纬度、高度，空间还可能在没有人可以看到的方向上延展。
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显然，因为我们看不见它们，所以这些新的空间维度一定是隐藏起来的。就像物理学家奥斯卡·克莱因（Oskar Klein）于1926年所提议的，可能因为它们太小，以至于不能影响任何我们可以看到的东西。这种想法是说，我们受制于有限的分辨率，这些维度可能小得无法让人察觉。我们可能看不到某个卷曲的维度，我们不能在该维度上穿行——就像走钢丝的人会认为他的道路是一维的（见图17-6）。[71]