Легчайшая суперсимметричная частица

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Легчайшая суперсимметричная частица
Участвует во взаимодействиях Гравитация
Статус Гипотетическая
В честь кого или чего названа Наименьшей массы среди суперсимметичных частиц
Масса Наименьшая среди суперсимметичных частиц
Квантовые числа

Легчайшая суперсимметричная частица (LSP) — в физике элементарных частиц — общее название, данное самым лёгким из дополнительных гипотетических частиц, найденных в суперсимметричных моделях. В моделях с сохранением R-чётности LSP устойчива. Проводится обширное наблюдение за дополнительной составляющей материи во Вселенной, именуемой тёмной материей. LSP суперсимметричных моделей является слабо взаимодействующей массивной частицей (WIMP).[1]

Космологические ограничения на LSP[править | править код]

LSP вряд ли является вино, заряженным хиггсино[en], слептоном, снейтрино, глюино, скварком или гравитино, но, скорее всего, представляет собой смесь нейтральных хиггcино[en], бино и нейтральных вино[2], то есть нейтралино. В частности, если бы LSP были заряжены (и в изобилии в нашей Галактике), такие частицы были бы захвачены магнитным полем Земли и образовали бы тяжёлые водородоподобные атомы[3]. Поиски аномального водорода в природной воде[4], однако, не имели никаких доказательств для таких частиц и, таким образом, затрудняли существование заряженной LSP.

Легчайшая суперсимметричная частица как кандидат на тёмную материю[править | править код]

Частицы тёмной материи должны быть электрически нейтральными; иначе они рассеивали бы свет и, таким образом, не были бы «тёмными». Они также должны быть почти бесцветными.[5] С этими ограничениями LSP может быть самым легким нейтралино, гравитино или самым лёгким снейтрино.

  • Снейтриновая тёмная материя исключается из минимальной суперсимметричной стандартной модели (МССМ) из-за текущих пределов поперечного сечения взаимодействия частиц тёмной материи с обычным веществом, измеренных с помощью экспериментов с прямым детектированием, — sneutrino взаимодействует через обмен Z-бозоном и будет обнаружен к настоящему времени, если он составляет тёмную материю. Расширенные модели с правыми или стерильными снутрино вновь открывают возможность появления темноты материи снутрино, уменьшая сечение взаимодействия[6].
  • Гравитиновая тёмная материя является возможной в суперсимметричных моделях, в которых масштаб нарушения суперсимметрии низкий, около 100 ТэВ. В таких моделях гравитино очень светлое, порядка 1 эВ. Как тёмную материю, гравитино иногда называют супер-WIMPом, потому что его сила взаимодействия намного слабее, чем у других суперсимметричных кандидатов тёмной материи. По той же причине его прямое тепловое производство в ранней Вселенной слишком малоэффективно, чтобы объяснить наблюдаемое содержание тёмной материи. Скорее всего, гравитино должен был бы быть получен за счёт распада следующего поколения легчайшей суперсимметричной частицы (NLSP).

В сверхмерных теориях имеются аналогичные частицы, называемые LKP или легчайшие частицы Калуцы-Кляйна. Они являются стабильными частицами сверхмерной теории.[7]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Jungman, Gerard; Kamionkowski, Marc; Griest, Kim. “Supersymmetric dark matter”. Phys. Rep. 267 (5—6): 195—373. arXiv:hep-ph/9506380. Bibcode:1996PhR...267..195J. DOI:10.1016/0370-1573(95)00058-5.
  2. Ellis, John R.; Hagelin, J.S.; Nanopoulos, Dimitri V.; Olive, Keith A.; Srednicki, M. (July 1983). “Supersymmetric Relics from the Big Bang”. Nucl. Phys. B238 (2): 453—476. Bibcode:1984NuPhB.238..453E. DOI:10.1016/0550-3213(84)90461-9.
  3. Byrne, Mark; Kolda, Christopher; Regan, Peter (2002). “Bounds on Charged, Stable Superpartners from Cosmic Ray Production”. Physical Review D. 66 (7). arXiv:hep-ph/0202252v1. Bibcode:2002PhRvD..66g5007B. DOI:10.1103/PhysRevD.66.075007.
  4. Smith, P.F.; Bennett, J.R.J.; Homer, G.J.; Lewin, J.D.; Walford, H.E.; Smith, W.A. (November 1981). “A search for anomalous hydrogen in enriched D2O, using a time-of-flight spectrometer”. Nucl. Phys. B206 (3): 333—348. Bibcode:1982NuPhB.206..333S. DOI:10.1016/0550-3213(82)90271-1.
  5. McGuire, Patrick C.; Steinhardt, Paul (May 2001). “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. 4: 1566. arXiv:astro-ph/0105567. Bibcode:2001ICRC....4.1566M.
  6. Tucker-Smith, David.; Weiner, Neal (February 2004). “The Status of inelastic dark matter”. Physical Review D. 72 (6). arXiv:hep-ph/0402065. Bibcode:2005PhRvD..72f3509T. DOI:10.1103/PhysRevD.72.063509.
  7. Servant, Geraldine.; Tait, Tim M.P. (September 2003). “Is the Lightest Kaluza-Klein Particle a Viable Dark Matter Candidate?”. Nuclear Physics B. 650: 391. arXiv:hep-ph/0206071. Bibcode:2003NuPhB.650..391S. DOI:10.1016/S0550-3213(02)01012-X.