Легчайшая суперсимметричная частица

В физике элементарных частиц легчайшая суперсимметричная частица ( LSP ) — это общее название, данное самой легкой из дополнительных гипотетических частиц, обнаруженных в суперсимметричных моделях . В моделях с сохранением R-четности LSP стабилен; другими словами, он не может распасться ни на одну частицу Стандартной модели , поскольку все частицы СМ имеют противоположную R-четность. Существуют обширные наблюдательные свидетельства существования дополнительного компонента плотности материи во Вселенной, который называется темной материей . LSP суперсимметричных моделей является кандидатом в темную материю и представляет собой слабовзаимодействующую массивную частицу (WIMP). ^[1]

Ограничения на LSP со стороны космологии

ЛСП вряд ли будет заряженным алкашом , заряженным хиггсино , слептоном , снейтрино , глюино , скварк или гравитино, но, скорее всего, это смесь нейтральных хиггсино, бино и нейтральных вино, ^[2] то есть нейтралино . В частности, если бы LSP были заряжены (а их много в нашей галактике), такие частицы были бы захвачены магнитным полем Земли и образовали бы тяжелые водородоподобные атомы. ^[3] Поиски аномального водорода в природной воде ^[4] однако не было никаких доказательств существования таких частиц и, таким образом, наложило серьезные ограничения на существование заряженного LSP.

Как кандидат в темную материю

Частицы темной материи должны быть электрически нейтральными; в противном случае они рассеивали бы свет и, следовательно, не были бы «темными». Они также почти наверняка должны быть неокрашенными . ^[5] С учетом этих ограничений LSP может быть самым легким нейтралино, гравитино или самым легким снейтрино.

Темная материя снейтрино исключена из Минимальной суперсимметричной стандартной модели (MSSM) из-за текущих ограничений на сечение взаимодействия частиц темной материи с обычной материей, измеренное в экспериментах по прямому обнаружению - снейтрино взаимодействует посредством обмена Z-бозоном и было бы обнаружен к настоящему времени, если он составляет темную материю. Расширенные модели с правыми или стерильными нейтрино вновь открывают возможность существования темной материи нейтрино за счет снижения сечения взаимодействия. ^[6]
Нейтралино-темная материя является наиболее предпочтительной возможностью. В большинстве моделей легчайшим нейтралино является в основном бино (суперпартнер поля гиперзарядового калибровочного бозона B) с некоторой примесью нейтрального винино (суперпартнер поля слабого изоспинового калибровочного бозона W). ⁰) и/или нейтральное Хиггсино .
Тёмная материя Гравитино возможна в суперсимметричных моделях, в которых масштаб нарушения суперсимметрии невелик, около 100 ТэВ . В таких моделях гравитино очень легкое, порядка эВ . Как темную материю, гравитино иногда называют супер-вимпом, поскольку сила его взаимодействия намного слабее, чем у других суперсимметричных кандидатов в темную материю. По той же причине ее прямое тепловое производство в ранней Вселенной слишком неэффективно, чтобы объяснить наблюдаемое содержание темной материи. Скорее всего, гравитино должно было бы возникнуть в результате распада ближайшей к лёгкой суперсимметричной частицы (NLSP).

В экстрамерных теориях существуют аналогичные частицы, называемые LKP или легчайшая частица Калуцы – Клейна . Это стабильные частицы экстрамерных теорий. ^[7]

См. также

Ссылки

^ Юнгман, Джерард; Камионковски, Марк; Грист, Ким (1996). «Суперсимметричная темная материя». Физ. Представитель . 267 (5–6): 195–373. arXiv : hep-ph/9506380 . Бибкод : 1996PhR...267..195J . дои : 10.1016/0370-1573(95)00058-5 . S2CID 119067698 .
^ Эллис, Джон Р.; Хагелин, Дж. С.; Нанопулос, Дмитрий В.; Олив, Кейт А.; Средницкий, М. (июль 1983 г.). «Суперсимметричные реликвии Большого взрыва» . Нукл. Физ . Б238 (2): 453–476. Бибкод : 1984NuPhB.238..453E . дои : 10.1016/0550-3213(84)90461-9 . ОСТИ 1432463 .
^ Бирн, Марк; Колда, Кристофер; Риган, Питер (2002). «Границы заряженных стабильных суперпартнеров из производства космических лучей». Физический обзор D . 66 (7): 075007. arXiv : hep-ph/0202252 . Бибкод : 2002PhRvD..66g5007B . CiteSeerX 10.1.1.348.1389 . doi : 10.1103/PhysRevD.66.075007 . S2CID 17073892 .
^ Смит, П.Ф.; Беннетт, JRJ; Гомер, Дж.Дж.; Левин, доктор медицинских наук; Уолфорд, HE; Смит, Вашингтон (ноябрь 1981 г.). «Поиск аномального водорода в обогащенном D2O с помощью времяпролетного спектрометра». Нукл. Физ . Б206 (3): 333–348. Бибкод : 1982НуФБ.206..333С . дои : 10.1016/0550-3213(82)90271-1 .
^ Макгуайр, Патрик С.; Стейнхардт, Пол (май 2001 г.). «Открытие окна для сильно взаимодействующих массивных частиц, таких как темная материя гало». Материалы 27-й Международной конференции по космическим лучам. 07-15 августа . 4 : 1566. arXiv : astro-ph/0105567 . Бибкод : 2001ICRC....4.1566M .
^ Такер-Смит, Дэвид; Вайнер, Нил (февраль 2004 г.). «Состояние неупругой темной материи». Физический обзор D . 72 (6): 063509. arXiv : hep-ph/0402065 . Бибкод : 2005PhRvD..72f3509T . дои : 10.1103/PhysRevD.72.063509 . S2CID 115846489 .
^ Слуга, Джеральдина; Тейт, Тим, член парламента (сентябрь 2003 г.). «Является ли самая легкая частица Калуцы – Клейна жизнеспособным кандидатом на темную материю?». Ядерная физика Б . 650 (1–2): 391–419. arXiv : hep-ph/0206071 . Бибкод : 2003НуФБ.650..391С . дои : 10.1016/S0550-3213(02)01012-X . S2CID 16222693 .

Эта физике элементарных частиц статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Юнгман, Джерард; Камионковски, Марк; Грист, Ким (1996). «Суперсимметричная темная материя». Физ. Представитель . 267 (5–6): 195–373. arXiv : hep-ph/9506380 . Бибкод : 1996PhR...267..195J . дои : 10.1016/0370-1573(95)00058-5 . S2CID 119067698 .

[2] Эллис, Джон Р.; Хагелин, Дж. С.; Нанопулос, Дмитрий В.; Олив, Кейт А.; Средницкий, М. (июль 1983 г.). «Суперсимметричные реликвии Большого взрыва» . Нукл. Физ . Б238 (2): 453–476. Бибкод : 1984NuPhB.238..453E . дои : 10.1016/0550-3213(84)90461-9 . ОСТИ 1432463 .

[3] Бирн, Марк; Колда, Кристофер; Риган, Питер (2002). «Границы заряженных стабильных суперпартнеров из производства космических лучей». Физический обзор D . 66 (7): 075007. arXiv : hep-ph/0202252 . Бибкод : 2002PhRvD..66g5007B . CiteSeerX 10.1.1.348.1389 . doi : 10.1103/PhysRevD.66.075007 . S2CID 17073892 .

[4] Смит, П.Ф.; Беннетт, JRJ; Гомер, Дж.Дж.; Левин, доктор медицинских наук; Уолфорд, HE; Смит, Вашингтон (ноябрь 1981 г.). «Поиск аномального водорода в обогащенном D2O с помощью времяпролетного спектрометра». Нукл. Физ . Б206 (3): 333–348. Бибкод : 1982НуФБ.206..333С . дои : 10.1016/0550-3213(82)90271-1 .

[5] Макгуайр, Патрик С.; Стейнхардт, Пол (май 2001 г.). «Открытие окна для сильно взаимодействующих массивных частиц, таких как темная материя гало». Материалы 27-й Международной конференции по космическим лучам. 07-15 августа . 4 : 1566. arXiv : astro-ph/0105567 . Бибкод : 2001ICRC....4.1566M .

[6] Такер-Смит, Дэвид; Вайнер, Нил (февраль 2004 г.). «Состояние неупругой темной материи». Физический обзор D . 72 (6): 063509. arXiv : hep-ph/0402065 . Бибкод : 2005PhRvD..72f3509T . дои : 10.1103/PhysRevD.72.063509 . S2CID 115846489 .

[7] Слуга, Джеральдина; Тейт, Тим, член парламента (сентябрь 2003 г.). «Является ли самая легкая частица Калуцы – Клейна жизнеспособным кандидатом на темную материю?». Ядерная физика Б . 650 (1–2): 391–419. arXiv : hep-ph/0206071 . Бибкод : 2003НуФБ.650..391С . дои : 10.1016/S0550-3213(02)01012-X . S2CID 16222693 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]