Στο πλαίσιο της φυσικής, η απομόνωση είναι ένα προτεινόμενο μέσο με το οποίο ορισμένα σωματίδια και δυνάμεις μπορούν να περιοριστούν σε επιπλέον διαστάσεις, αποτρέποντας ή ελαχιστοποιώντας την αλληλεπίδρασή τους με τα σωματίδια και τις δυνάμεις που αποτελούν το Καθιερωμένο Μοντέλο. Η ιδέα, η οποία έχει ιδιαίτερη σχέση με τη θεωρία χορδών, τη θεωρία Μ και την υπερσυμμετρία (SUSY), αναπτύχθηκε από τους θεωρητικούς φυσικούς Lisa Randall και Raman Sundrum. Η απομόνωση μπορεί να λύσει ορισμένα σημαντικά προβλήματα στη σωματιδιακή φυσική. Συγκεκριμένα, προσφέρει μια λύση σε αυτό που είναι γνωστό ως «πρόβλημα ιεραρχίας» μέσω της διάρρηξης της υπερσυμμετρίας, αποφεύγοντας παράλληλα ένα άλλο πρόβλημα που είναι γνωστό ως «παραβίαση γεύσης».
Οι φυσικοί έχουν από καιρό αναζητήσει μια Μεγάλη Ενοποιημένη Θεωρία (GUT) που ενώνει τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης – την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, τις ισχυρές και ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις και τη βαρύτητα – καθώς και να εξηγεί τις ιδιότητες όλων των στοιχειωδών σωματιδίων. Το μεγάλο πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπίσει οποιαδήποτε τέτοια θεωρία είναι η φαινομενική ασυμβατότητα της γενικής σχετικότητας με την κβαντική θεωρία και το Καθιερωμένο Μοντέλο. Η θεωρία χορδών, στην οποία οι πιο θεμελιώδεις μονάδες της ύλης, όπως τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ, θεωρούνται ως εξαιρετικά μικροσκοπικές, μονοδιάστατες οντότητες που μοιάζουν με χορδές, είναι μια προσπάθεια για μια τέτοια θεωρία. Αυτό έχει αναπτυχθεί στη θεωρία Μ, στην οποία οι χορδές μπορούν να επεκταθούν σε δισδιάστατες και τρισδιάστατες «βράνες» που επιπλέουν σε έναν υψηλότερο διαστατικό χώρο, γνωστό ως «χύμα».
Εκτός από τα προβλήματα που σχετίζονται με την εισαγωγή της βαρύτητας στην εικόνα, υπάρχει ένα πρόβλημα με το ίδιο το Καθιερωμένο Μοντέλο, γνωστό ως πρόβλημα ιεραρχίας. Για να το θέσω απλά, το πρόβλημα της ιεραρχίας επικεντρώνεται στο γιατί η βαρυτική δύναμη είναι εξαιρετικά αδύναμη από τις άλλες δυνάμεις της φύσης, αλλά περιλαμβάνει επίσης προβλεπόμενες τιμές για τις μάζες ορισμένων υποθετικών σωματιδίων που φέρουν δύναμη που διαφέρουν πάρα πολύ μεταξύ τους. Ένα υποθετικό σωματίδιο συγκεκριμένα, το σωματίδιο Higgs, προβλέπεται να είναι σχετικά ελαφρύ, ενώ φαίνεται ότι οι κβαντικές συνεισφορές από εικονικά σωματίδια πρέπει να το κάνουν εξαιρετικά πιο μαζικό, τουλάχιστον χωρίς έναν εξαιρετικό βαθμό λεπτομέρειας. Αυτό θεωρείται εξαιρετικά απίθανο από τους περισσότερους φυσικούς, επομένως επιδιώκεται κάποια βασική αρχή για να εξηγήσει τις ανισότητες.
Η θεωρία της υπερσυμμετρίας (SUSY) παρέχει μια πιθανή εξήγηση. Αυτό δηλώνει ότι για κάθε φερμιόνιο – ή σωματίδιο που σχηματίζει ύλη – υπάρχει ένα μποζόνιο – ή σωματίδιο που φέρει δύναμη – και αντίστροφα, έτσι ώστε κάθε σωματίδιο στο Καθιερωμένο Μοντέλο να έχει έναν υπερσυμμετρικό εταίρο ή “υπερεταίρο”. Εφόσον αυτοί οι υπερσύντροφοι δεν έχουν παρατηρηθεί, σημαίνει ότι η συμμετρία έχει σπάσει και ότι η υπερσυμμετρία υπάρχει μόνο σε πολύ υψηλές ενέργειες. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το πρόβλημα της ιεραρχίας επιλύεται από το γεγονός ότι οι συνεισφορές μάζας των εικονικών σωματιδίων και των υπερσυνεταίρων τους ακυρώνονται, αφαιρώντας τις εμφανείς αποκλίσεις στο Καθιερωμένο Μοντέλο. Υπάρχει, ωστόσο, ένα πρόβλημα με την υπερσυμμετρία.
Η θεμελιώδης ύλη που σχηματίζει σωματίδια όπως τα κουάρκ έρχεται σε τρεις γενιές ή «γεύσεις», με διαφορετικές μάζες. Όταν σπάσει η υπερσυμμετρία, φαίνεται ότι μπορεί να συμβεί μια ολόκληρη σειρά αλληλεπιδράσεων, μερικές από τις οποίες θα άλλαζαν τη γεύση αυτών των σωματιδίων. Δεδομένου ότι αυτές οι αλληλεπιδράσεις δεν παρατηρούνται πειραματικά, οποιαδήποτε θεωρία για το σπάσιμο της υπερσυμμετρίας πρέπει κατά κάποιο τρόπο να περιλαμβάνει έναν μηχανισμό που αποτρέπει τις γνωστές παραβιάσεις της γεύσης.
Εδώ μπαίνει η απομόνωση. Επιστρέφοντας στην έννοια των τρισδιάστατων βράνων που επιπλέουν σε μεγαλύτερο όγκο διαστάσεων, είναι δυνατό να απομονωθεί η υπερσυμμετρία που σπάει σε μια ξεχωριστή βράνη από αυτή στην οποία βρίσκονται τα σωματίδια και οι δυνάμεις του Καθιερωμένου Μοντέλου. Τα φαινόμενα θραύσης της υπερσυμμετρίας θα μπορούσαν να κοινοποιηθούν στη βράνη του τυπικού μοντέλου με σωματίδια που φέρουν δύναμη και μπορούν να κινηθούν εντός του όγκου, αλλά διαφορετικά, τα σωματίδια του Καθιερωμένου Μοντέλου θα συμπεριφέρονταν με τον ίδιο τρόπο όπως στην αδιάσπαστη υπερσυμμετρία. Τα σωματίδια στο μεγαλύτερο μέρος που θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν τόσο με τη βράνη που σπάει τη συμμετρία όσο και με την βράνη του τυπικού μοντέλου θα καθορίσουν ποιες αλληλεπιδράσεις μπορούν να συμβούν και θα μπορούσαν να αποκλείσουν τις αλληλεπιδράσεις που αλλάζουν τη γεύση που δεν παρατηρούμε. Η θεωρία λειτουργεί καλά εάν το βαρυτόνιο – το υποθετικό σωματίδιο που μεταφέρει τη δύναμη της βαρύτητας – παίζει αυτόν τον ρόλο.
Σε αντίθεση με πολλές άλλες ιδέες που σχετίζονται με τη θεωρία χορδών και τη θεωρία Μ, φαίνεται δυνατό να δοκιμαστεί η απομονωμένη υπερσυμμετρία. Κάνει προβλέψεις για τις μάζες των υπερσυνεταίρων των μποζονίων – σωματίδια που φέρουν δύναμη – που βρίσκονται εντός του εύρους ενεργειών που μπορούν να επιτευχθούν από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Εάν αυτά τα σωματίδια παρατηρηθούν από τον LHC, οι μάζες τους μπορούν να αντιστοιχιστούν με αυτό που προβλέπεται. Από το 2011, ωστόσο, τα πειράματα στο LHC απέτυχαν να ανιχνεύσουν αυτούς τους υπερσυντρόφους στις ενέργειες στις οποίες αναμενόταν να εμφανιστούν, αποτέλεσμα που φαίνεται να αποκλείει την απλούστερη έκδοση του SUSY, αν και όχι κάποιες πιο σύνθετες εκδόσεις. Ακόμα κι αν το SUSY αποδειχτεί λάθος, η ιδέα της απομόνωσης μπορεί να έχει χρήσιμες εφαρμογές σε σχέση με άλλα προβλήματα και μυστήρια στη φυσική.