Легчайшая суперсимметричная частица

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]

Легчайшая суперсимметричная частица
Участвует во взаимодействиях Гравитация
Статус Гипотетическая
Масса Наименьшая среди суперсимметичных частиц
В честь кого или чего названа Наименьшей массы среди суперсимметичных частиц
Квантовые числа

Содержание

Космологические ограничения на LSP

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

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

Примечания

  1. Jungman, Gerard; Kamionkowski, Marc; Griest, Kim. Supersymmetric dark matter (англ.) // Phys. Rep. (англ.) : journal. — Vol. 267, no. 5—6. — P. 195—373. — DOI:10.1016/0370-1573(95)00058-5. — Bibcode1996PhR...267..195J. — arXiv:hep-ph/9506380.
  2. Ellis, John R.; Hagelin, J.S.; Nanopoulos, Dimitri V.; Olive, Keith A.; Srednicki, M. Supersymmetric Relics from the Big Bang (англ.) // Nucl. Phys. : journal. — 1983. — July (vol. B238, no. 2). — P. 453—476. — DOI:10.1016/0550-3213(84)90461-9. — Bibcode1984NuPhB.238..453E.
  3. Byrne, Mark; Kolda, Christopher; Regan, Peter. Bounds on Charged, Stable Superpartners from Cosmic Ray Production (англ.) // Physical Review D : journal. — 2002. — Vol. 66, no. 7. — DOI:10.1103/PhysRevD.66.075007. — Bibcode2002PhRvD..66g5007B. — arXiv:hep-ph/0202252v1.
  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 (англ.) // Nucl. Phys. : journal. — 1981. — November (vol. B206, no. 3). — P. 333—348. — DOI:10.1016/0550-3213(82)90271-1. — Bibcode1982NuPhB.206..333S.
  5. McGuire, Patrick C.; Steinhardt, Paul. Cracking open the window for strongly interacting massive particles as the halo dark matter (англ.) // Proceedings of the 27th International Cosmic Ray Conference. 07-15 August : journal. — 2001. — May (vol. 4). — P. 1566. — Bibcode2001ICRC....4.1566M. — arXiv:astro-ph/0105567.
  6. Tucker-Smith, David.; Weiner, Neal. The Status of inelastic dark matter (англ.) // Physical Review D : journal. — 2004. — February (vol. 72, no. 6). — DOI:10.1103/PhysRevD.72.063509. — Bibcode2005PhRvD..72f3509T. — arXiv:hep-ph/0402065.
  7. Servant, Geraldine.; Tait, Tim M.P. Is the Lightest Kaluza-Klein Particle a Viable Dark Matter Candidate? (англ.) // Nuclear Physics B : journal. — 2003. — September (vol. 650). — P. 391. — DOI:10.1016/S0550-3213(02)01012-X. — Bibcode2003NuPhB.650..391S. — arXiv:hep-ph/0206071.