Nejlehčí supersymetrická částice

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

V částicové fyzice je nejlehčí supersymetrická částice (LSP) obecný název pro nejlehčí přidanou hypotetickou částici v supersymetrických modelech. V modelech se zachováním R-symetrie je LSP stabilní. Existují rozsáhlé observační důkazy pro přítomnost další složky hustoty hmoty ve vesmíru, která se nazývá temná hmoty. LSP ze supersymetrických modelů je kandidát temné hmoty a jde o Slabě interagující masivní částici (WIMP).[1]

Omezení LSP z kosmologie[editovat | editovat zdroj]

Je nepravděpodobné, že by LSP mohla být nabité wino, nabité higgsino, slepton, sneutrino, gluino, skvark, nebo gravitino, ale je pravděpodobné, že by mohlo jít o kvantovou superpozici (ve smyslu lineární kombinace stavů) neutrálních higgsin, bin a neutrálních win,[2] tj. neutralino. Zejména pokud je LSP nabitá (a je hojný v naší galaxii) tyto částice by byly zachyceny magnetickým polem Země a tvoříli těžké atomy podobné těžkému vodíku.[3] Vyhledávání anomálního vodíku v přírodní vodě[4] však bylo bez jakékoliv důkazu pro takové částice, a tím bylo dáno omezení pro existenci nabité LSP.

Nejlehčí supersymetrická částice jako kandidát temné hmoty[editovat | editovat zdroj]

Částice temná hmoty musí být elektricky neutrální, jinak by rozptylovaly světlo, a tudíž by nebyly "temné". Musí být také téměř jistě nebarevné.[5] S těmito omezeními, LSP může být nejlehčí neutralino, gravitino, nebo nejlehčí sneutrino.

  • Sneutrinová temná hmota je vyloučena v Minimálním Supersymetrickém Standardním Modelu (MSSM), kvůli současným limitům na účinný průřez interakcí temné hmoty s hmotou, měřené přímými detekčními experimenty. Sneutrino komunikuje přes výměny Z-boson a bylo by detekováno již nyní, pokud by tvořilo temnou hmotu. Rozšířené modely s pravými nebo sterilními sneutriny znovu otevírají možnost sneutrinové temné hmoty snížením účinného průřezu interakcí.[6]
  • Neutralinová temná hmota je oblíbenou možností. Ve většině modelů je nejlehčí neutralino většinou bino (superpartner hypernábojového kalibračního polního bosonu B), s nějakou příměsí neutrálních win (superpartner kalibračního polního bosonu W0) a/nebo neutrální Higgsino.
  • Gravitinová temná hmota je možnost v supersymetrických modelech, ve kterých je škála narušení supersymetrie nízká, kolem 100 TeV. V těchto modelech je gravitino velmi lehké, v řádu eV. Jako temná hmota, je gravitino někdy nazýváno super-WIMP, protože jeho intenzita interakce je mnohem slabší, než u jiných supersymetrických kandidátů temné hmoty. Ze stejného důvodu je přímá termální výroba gravitin v raném vesmíru příliš neefektivní, aby vysvětlila pozorovanou temnou hmotu. Spíše by gravitina musela být vyvolána rozpadem další generace supersymetrických částic (NLSP).

V extra dimenzionální teorie jsou analogické částice zvané LKP neboli Nejlehčí Kaluzovy-Kleinovy částice. Jsou to stabilní částice extra-dimenzionální teorie.[7]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Lightest Supersymmetric Particle na anglické Wikipedii.

  1. Jungman, Gerard; KAMIONKOWSKI, MARC; GRIEST, KIM. Supersymmetric dark matter. Phys. Rept.. S. 195–373. DOI:10.1016/0370-1573(95)00058-5. Bibcode:1996PhR...267..195J. arXiv:hep-ph/9506380. (anglicky) 
  2. Ellis, John R.; HAGELIN, J.S.; NANOPOULOS, DIMITRI V.; OLIVE, KEITH A.; SREDNICKI, M. Supersymmetric Relics from the Big Bang. Nucl. Phys.. July 1983, s. 453–476. DOI:10.1016/0550-3213(84)90461-9. Bibcode:1984NuPhB.238..453E. (anglicky) 
  3. BYRNE, Mark; KOLDA, Christopher; REGAN, Peter. Bounds on Charged, Stable Superpartners from Cosmic Ray Production. Physical Review D. 2002. DOI:10.1103/PhysRevD.66.075007. Bibcode:2002PhRvD..66g5007B. arXiv:hep-ph/0202252v1. (anglicky) 
  4. Smith, P.F.; BENNETT, J.R.J; HOMER, G.J.; LEWIN, J.D.; WALFORD, H.E.; SMITH, W.A. A search for anomalous hydrogen in enriched D2O, using a time-of-flight spectrometer. Nucl. Phys.. November 1981, s. 333–348. DOI:10.1016/0550-3213(82)90271-1. Bibcode:1982NuPhB.206..333S. (anglicky) 
  5. MCGUIRE, Patrick C.; STEINHARDT, Paul. Cracking open the window for strongly interacting massive particles as the halo dark matter. Proceedings of the 27th International Cosmic Ray Conference. 07-15 August. May 2001, s. 1566. Bibcode:2001ICRC....4.1566M. arXiv:astro-ph/0105567. (anglicky) 
  6. TUCKER-SMITH, David.; WEINER, NEAL. The Status of inelastic dark matter. Physical Review D. February 2004. DOI:10.1103/PhysRevD.72.063509. Bibcode:2005PhRvD..72f3509T. arXiv:hep-ph/0402065. (anglicky) 
  7. SERVANT, Geraldine.; TAIT, TIM M.P. Is the Lightest Kaluza-Klein Particle a Viable Dark Matter Candidate?. Nuclear Physics B. September 2003, s. 391. DOI:10.1016/S0550-3213(02)01012-X. Bibcode:2003NuPhB.650..391S. arXiv:hep-ph/0206071. (anglicky)