Den lättaste supersymmetriska partikeln

Den lättaste supersymmetriska partikeln ( LSP ) är inom partikelfysik det  allmänna namnet som ges till den lättaste av de ytterligare hypotetiska partiklarna som finns i supersymmetriska modeller. I R-paritetskonserveringsmodeller är LSP stabil. Omfattande observationer görs av ytterligare en komponent av materia i universum, kallad mörk materia . LSP för supersymmetriska modeller är Weakly Interacting Massive Particle (WIMP) [2] .

Kosmologiska restriktioner för LSP

LSP är sannolikt inte ett vin laddat med higgsino , sleepton , sneutrino , gluino , squark eller gravitino , men är med största sannolikhet en blandning av neutralt higgsino , bino och neutralt vin [3] dvs neutralino . I synnerhet, om LSP:er laddades (och finns rikligt i vår galax), skulle sådana partiklar fångas upp av jordens magnetfält och bilda tunga väteliknande atomer [4] . Sökningar efter anomalt väte i naturligt vatten [5] hade dock inga bevis för sådana partiklar och hindrade därmed existensen av en laddad LSP.

Den ljusaste supersymmetriska partikeln som kandidat för mörk materia

Partiklar av mörk materia måste vara elektriskt neutrala; annars skulle de sprida ljus och därmed inte vara "mörka". De ska också vara nästan färglösa [6] . Med dessa begränsningar kan en LSP vara den lättaste neutralino , gravitino eller lättaste sneutrino .

• Sneutrino mörk materia är utesluten från den minimala supersymmetriska standardmodellen (MSSM) på grund av de nuvarande tvärsnittsgränserna för mörk materia partikelinteraktion med vanlig materia mätt med direktdetekteringsexperiment - sneutrino interagerar via Z-bosonutbyte och kommer att detekteras vid det här laget om det utgör mörk materia. Utökade modeller med högra eller sterila insiderinos återöppnar möjligheten för mörk materia i insiderino, vilket minskar interaktionstvärsnittet [7] .

• Neutralin mörk materia  är en möjlighet. I de flesta modellerna är den lättaste neutralino mestadels bino ( en superpartner till det hyperladdade gauge bosoniska fältet B), med en viss blandning av neutral vino ( en superpartner till det svaga isospinet i bosonfältet W 0 ) och/eller en neutral higgsino.

• Gravitinisk mörk materia är möjlig i supersymmetriska modeller, där skalan för supersymmetribrott är låg, runt 100 TeV . I sådana modeller är gravitino mycket lätt, i storleksordningen 1 eV . Liksom mörk materia kallas gravitino ibland för en super-WIMP eftersom dess interaktionsstyrka är mycket svagare än andra supersymmetriska mörk materia-kandidater. Av samma anledning är dess direkta termiska produktion i det tidiga universum för ineffektiv för att förklara det observerade innehållet av mörk materia. Troligtvis borde gravitinot ha producerats av sönderfallet av nästa generation av den lättaste supersymmetriska partikeln (NLSP).

Det finns analoga partiklar i extradimensionella teorier som kallas LKP eller lättaste Kaluza-Klein-partiklar. De är stabila partiklar av den superdimensionella teorin [8] .

Anteckningar

1. ↑ "Physical minimum" i början av XXI-talet Akademiker Vitaly Lazarevich Ginzburg Microphysics Arkiverad 9 november 2016.
2. ↑ Jungman, Gerard; Kamionkowski, Marc; Griest, Kim. Supersymmetrisk mörk materia  (engelska)  // Phys. Rep. : journal. — Vol. 267 , nr. 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. Supersymmetriska reliker från Big Bang   // Nucl . Phys.  : journal. - 1983. - Juli ( vol. B238 , nr 2 ). - s. 453-476 . - doi : 10.1016/0550-3213(84)90461-9 . - .
4. ↑ Byrne, Mark; Kolda, Christopher; Regan, Peter. Gränser för laddade, stabila superpartners från Cosmic Ray Production  (engelska)  // Physical Review D  : journal. - 2002. - Vol. 66 , nr. 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 En sökning efter anomalt väte i anrikat D2O med användning av en  flygtidsspektrometer  // Nucl . Phys.  : journal. - 1981. - November ( vol. B206 , nr 3 ). - s. 333-348 . - doi : 10.1016/0550-3213(82)90271-1 . — .
6. ↑ McGuire, Patrick C.; Steinhardt, Paul. Öppna fönstret för starkt interagerande massiva partiklar som halo mörk materia  //  Proceedings of the 27th International Cosmic Ray Conference. 07-15 augusti: journal. - 2001. - Maj ( vol. 4 ). - S. 1566 . - . - arXiv : astro-ph/0105567 .
7. ↑ Tucker-Smith, David.; Weiner, Neal. The Status of inelastic dark matter  (engelska)  // Physical Review D  : journal. - 2004. - Februari ( vol. 72 , nr 6 ). - doi : 10.1103/PhysRevD.72.063509 . - . - arXiv : hep-ph/0402065 .
8. ↑ Servant, Geraldine.; Tait, Tim MP Är den lättaste Kaluza-Klein-partikeln en livskraftig kandidat för mörk materia? (engelska)  // Kärnfysik B  : tidskrift. - 2003. - September ( vol. 650 ). — S. 391 . - doi : 10.1016/S0550-3213(02)01012-X . - . - arXiv : hep-ph/0206071 .