Kevyin supersymmetrinen hiukkanen

Kevyin supersymmetrinen hiukkanen ( LSP ) on hiukkasfysiikassa  yleisnimi, joka annetaan kevyimmille ylisymmetrisistä malleista löytyvistä hypoteettisista lisähiukkasista. R-pariteetin säilymismalleissa LSP on vakaa. Maailmankaikkeuden aineen lisäkomponenttia, nimeltään pimeää ainetta , tarkkaillaan laajasti . Supersymmetristen mallien LSP on WIMP ( Weakly Interacting Massive Particle ) [2] .

Kosmologiset rajoitukset LSP:lle

LSP ei todennäköisesti ole viini , johon on ladattu higgsino , sleepton , sneutrino , gluino , squark tai gravitino , mutta se on mitä todennäköisimmin sekoitus neutraalia higgsinoa , binoa ja neutraalia viiniä [3] eli neutralinoa . Erityisesti, jos LSP:t olisivat varattuja (ja niitä on runsaasti galaksissamme), maapallon magneettikenttä vangitsisi tällaiset hiukkaset ja muodostaisi raskaita vedyn kaltaisia ​​atomeja [4] . Luonnollisesta vedestä poikkeavan vedyn etsimisellä [5] ei kuitenkaan ollut todisteita tällaisista hiukkasista, mikä esti varautuneen LSP:n olemassaolon.

Vaalein supersymmetrinen hiukkanen pimeän aineen ehdokas

Pimeän aineen hiukkasten on oltava sähköisesti neutraaleja; muuten ne hajottaisivat valoa eivätkä siten olisi "tummia". Niiden tulee myös olla lähes värittömiä [6] . Näillä rajoituksilla LSP voisi olla kevyin neutralino , gravitino tai kevyin sneutrino .

• Sneutrinon pimeä aine on jätetty Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) -mallin ulkopuolelle pimeän aineen hiukkasten ja tavallisen aineen vuorovaikutuksen nykyisten poikkileikkausrajojen vuoksi suorilla havaitsemiskokeiden avulla mitattuna - sneutrino on vuorovaikutuksessa Z-bosonin vaihdon kautta ja se havaitaan tähän mennessä jos se on pimeää ainetta. Laajennetut mallit, joissa on oikeat tai steriilit insiderinot, avaavat uudelleen sisärinon pimeän aineen mahdollisuuden vähentäen vuorovaikutuksen poikkileikkausta [7] .

• Neutraliininen pimeä aine  on mahdollisuus. Useimmissa malleissa kevyin neutralino on enimmäkseen bino ( ylivaratun bosonisen kentän B superpartneri ), jossa on jonkin verran sekoitusta neutraalia vinoa ( bosonisen kentän W 0 heikon isospinin superpartneri ) ja/tai neutraalia higgsinoa.

• Gravitininen pimeä aine on mahdollista supersymmetrisissä malleissa, joissa supersymmetrian murtumisen asteikko on alhainen, noin 100 TeV . Tällaisissa malleissa gravitino on erittäin kevyt, luokkaa 1 eV . Pimeän aineen tavoin gravitinoa kutsutaan joskus super-WIMP :ksi, koska sen vuorovaikutusvoimakkuus on paljon heikompi kuin muut supersymmetriset pimeän aineen ehdokkaat. Samasta syystä sen suora lämpötuotanto varhaisessa universumissa on liian tehotonta selittämään havaittua pimeän aineen sisältöä. Todennäköisimmin gravitino olisi pitänyt tuottaa seuraavan sukupolven kevyimmän supersymmetrisen hiukkasen (NLSP) hajoamisen seurauksena.

Ekstradimensionaalisissa teorioissa on analogisia hiukkasia, joita kutsutaan LKP:ksi tai kevyimmiksi Kaluza-Klein-hiukkasiksi. Ne ovat yliulotteisen teorian stabiileja hiukkasia [8] .

Muistiinpanot

1. ↑ "Fyysinen minimi" XXI-luvun alussa Akateemikko Vitaly Lazarevitš Ginzburg Mikrofysiikka Arkistoitu 9. marraskuuta 2016.
2. ↑ Jungman, Gerard; Kamionkowski, Marc; Surkein, Kim. Supersymmetrinen pimeä aine  (englanniksi)  // Phys. Rep. : päiväkirja. — Voi. 267 , nro. 5-6 . - s. 195-373 . - doi : 10.1016/0370-1573(95)00058-5 . - . - arXiv : hep-ph/9506380 .
3. ↑ Ellis, John R.; Hagelin, J.S.; Nanopoulos, Dimitri V.; Olive, Keith A.; Srednicki, M. Supersymmetriset jäännökset alkuräjähdyksestä   // Nucl . Phys.  : päiväkirja. - 1983. - Heinäkuu ( osa B238 , nro 2 ). - s. 453-476 . - doi : 10.1016/0550-3213(84)90461-9 . - .
4. ↑ Byrne, Mark; Kolda, Christopher; Regan, Peter. Cosmic Ray Productionin varattujen, vakaiden superpartnereiden rajat  (englanniksi)  // Physical Review D  : Journal. - 2002. - Voi. 66 , nro. 7 . - doi : 10.1103/PhysRevD.66.075007 . - . - arXiv : hep-ph/0202252v1 .
5. ↑ Smith, P.F.; Bennett, JRJ; Homer, GJ; Lewin, JD; Walford, H.E.; Smith, WA Epänormaalin vedyn etsintä rikastetussa D2O:ssa käyttämällä lentoaikaspektrometriä   // Nucl . Phys.  : päiväkirja. - 1981. - marraskuu ( osa B206 , nro 3 ) . - s. 333-348 . - doi : 10.1016/0550-3213(82)90271-1 . — .
6. ↑ McGuire, Patrick C.; Steinhardt, Paul. Ikkunan avaaminen vahvasti vuorovaikutuksessa oleville massiivisille hiukkasille, kuten halo-tumma aine  //  Proceedings of the 27th International Cosmic Ray Conference. 07-15 elokuuta: päiväkirja. - 2001. - toukokuu ( osa 4 ). - s. 1566 . - . - arXiv : astro-ph/0105567 .
7. ↑ Tucker-Smith, David; Weiner, Neal. Elastisen pimeän aineen tila  (englanniksi)  // Physical Review D  : Journal. - 2004. - Helmikuu ( osa 72 , nro 6 ). - doi : 10.1103/PhysRevD.72.063509 . - . - arXiv : hep-ph/0402065 .
8. ↑ Palvelija, Geraldine.; Tait, Tim MP Onko kevyin Kaluza-Klein-hiukkanen elinkelpoinen pimeän aineen ehdokas? (englanti)  // Nuclear Physics B  : Journal. - 2003. - syyskuu ( nide 650 ). - s. 391 . - doi : 10.1016/S0550-3213(02)01012-X . - . - arXiv : hep-ph/0206071 .