Im Kontext der Physik ist Sequestrierung ein vorgeschlagenes Mittel, mit dem bestimmte Teilchen und Kräfte auf zusätzliche Dimensionen beschränkt werden können, wodurch ihre Wechselwirkung mit den Teilchen und Kräften, aus denen das Standardmodell besteht, verhindert oder minimiert wird. Die Idee, die insbesondere für die Stringtheorie, M-Theorie und Supersymmetrie (SUSY) relevant ist, wurde von den theoretischen Physikern Lisa Randall und Raman Sundrum entwickelt. Sequestering kann einige wichtige Probleme der Teilchenphysik lösen. Insbesondere bietet es eine Lösung für das sogenannte „Hierarchieproblem“ durch das Brechen der Supersymmetrie und vermeidet gleichzeitig ein weiteres Problem, das als „Geschmacksverletzung“ bekannt ist.
Physiker haben lange nach einer Grand Unified Theory (GUT) gesucht, die die vier Naturkräfte – die elektromagnetische Kraft, die starken und schwachen Kernkräfte und die Schwerkraft – vereint und die Eigenschaften aller Elementarteilchen erklärt. Das große Problem, das eine solche Theorie angehen muss, ist die offensichtliche Unvereinbarkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie mit der Quantentheorie und dem Standardmodell. Ein Versuch einer solchen Theorie ist die Stringtheorie, bei der die grundlegendsten Einheiten der Materie wie Elektronen und Quarks als extrem winzige, eindimensionale, stringartige Einheiten betrachtet werden. Dies wurde zur M-Theorie weiterentwickelt, bei der Strings zu zwei- und dreidimensionalen „Branes“ erweitert werden können, die in einem höherdimensionalen Raum, dem sogenannten „Bulk“, schweben.
Zusätzlich zu den Problemen, die damit verbunden sind, die Schwerkraft ins Bild zu bringen, gibt es ein Problem mit dem Standardmodell selbst, das als Hierarchieproblem bekannt ist. Vereinfacht ausgedrückt geht es beim Hierarchieproblem darum, warum die Gravitationskraft enorm schwächer ist als die anderen Naturkräfte, aber es geht auch um vorhergesagte Werte für die Massen einiger hypothetischer krafttragender Teilchen, die sich enorm voneinander unterscheiden. Insbesondere ein hypothetisches Teilchen, das Higgs-Teilchen, wird als relativ leicht vorhergesagt, während Quantenbeiträge virtueller Teilchen es anscheinend enorm massereicher machen müssen, zumindest ohne einen außergewöhnlichen Feinabstimmungsgrad. Dies wird von den meisten Physikern als äußerst unwahrscheinlich angesehen, daher wird nach einem zugrunde liegenden Prinzip gesucht, um die Disparitäten zu erklären.
Eine mögliche Erklärung liefert die Theorie der Supersymmetrie (SUSY). Dies besagt, dass es für jedes Fermion – oder Materie bildende Teilchen – ein Boson – oder krafttragendes Teilchen – gibt und umgekehrt, so dass jedes Teilchen im Standardmodell einen supersymmetrischen Partner oder „Superpartner“ hat. Da diese Superpartner nicht beobachtet wurden, bedeutet dies, dass die Symmetrie gebrochen ist und Supersymmetrie nur bei sehr hohen Energien existiert. Nach dieser Theorie wird das Hierarchieproblem dadurch gelöst, dass sich die Massenbeiträge der virtuellen Teilchen und ihrer Superpartner aufheben, wodurch die scheinbaren Diskrepanzen im Standardmodell beseitigt werden. Es gibt jedoch ein Problem mit der Supersymmetrie.
Elementare Materie, die Teilchen wie Quarks bildet, kommt in drei Generationen oder „Geschmacksrichtungen“ mit unterschiedlichen Massen vor. Wenn die Supersymmetrie gebrochen wird, scheint es, dass eine ganze Reihe von Wechselwirkungen auftreten können, von denen einige den Geschmack dieser Partikel verändern würden. Da diese Wechselwirkungen experimentell nicht beobachtet werden, muss jede Theorie der Supersymmetriebrechung irgendwie einen Mechanismus beinhalten, der sogenannte Flavour-Verletzungen verhindert.
Hier kommt die Sequestrierung ins Spiel. Zurück zum Konzept der dreidimensionalen Branen, die in einer höherdimensionalen Masse schweben, ist es möglich, die Supersymmetriebrechung in eine separate Brane zu sequestrieren, auf der sich die Partikel und Kräfte des Standardmodells befinden. Die Supersymmetriebrechungseffekte könnten der Standardmodellbrane durch krafttragende Partikel mitgeteilt werden, die sich innerhalb der Masse bewegen können, aber ansonsten würden sich die Standardmodellpartikel genauso verhalten wie bei ungebrochener Supersymmetrie. Partikel in der Masse, die sowohl mit der symmetriebrechenden Brane als auch mit der Brane des Standardmodells interagieren könnten, würden bestimmen, welche Wechselwirkungen auftreten können, und könnten die geschmacksverändernden Wechselwirkungen ausschließen, die wir nicht beobachten. Die Theorie funktioniert gut, wenn das Graviton – das hypothetische Teilchen, das die Schwerkraft trägt – diese Rolle spielt.
Im Gegensatz zu vielen anderen Ideen in Bezug auf Stringtheorie und M-Theorie scheint es möglich zu sein, sequestrierte Supersymmetrie zu testen. Es macht Vorhersagen für die Massen der Superpartner der Bosonen – krafttragende Teilchen –, die innerhalb des vom Large Hadron Collider (LHC) erreichbaren Energiebereichs liegen. Werden diese Teilchen vom LHC beobachtet, können ihre Massen an die Vorhersage angepasst werden. Ab 2011 konnten Experimente am LHC diese Superpartner jedoch nicht bei der erwarteten Energie nachweisen, ein Ergebnis, das die einfachste Version von SUSY auszuschließen scheint, wenn auch nicht einige komplexere Versionen. Auch wenn sich SUSY als falsch herausstellt, kann die Idee der Sequestrierung noch nützliche Anwendungen im Hinblick auf andere Probleme und Rätsel der Physik haben.