Нейтралино - Neutralino

Не путать с нейтрино.
Нейтралино
Положение делГипотетический
Символ
N͂0
1,
N͂0
2,
N͂0
3,
N͂0
4
Античастицасебя (действительно нейтральная частица )
Типы4
Масса> 300 ГэВ
Электрический заряд0
Вращение1/2
Число лептона0
Барионное число0
R-паритет−1

В суперсимметрия, то нейтралино[1]:71–74 гипотетическая частица. в Минимальная суперсимметричная стандартная модель (MSSM), популярная модель реализации суперсимметрии при низкой энергии, четыре нейтралино фермионы и электрически нейтральны, самый легкий из которых стабилен в R-четность законсервированный сценарий MSSM. Обычно они маркируются
N͂0
1 (самый легкий),
N͂0
2,
N͂0
3 и
N͂0
4 (самый тяжелый) хотя иногда также используется, когда используется для обозначения Чарджинос.

Эти четыре состояния являются составными частями бино и нейтральный алкаш (которые представляют собой нейтральные электрослабые Гауджино ), а нейтральный Хиггсинос. Как нейтралино Майорана фермионы, каждый из них идентичен своему античастица. Поскольку эти частицы взаимодействуют только со слабыми векторными бозонами, они не образуются напрямую при адронные коллайдеры в большом количестве. В первую очередь они появляются как частицы в каскадных распадах более тяжелых частиц (распады, которые происходят в несколько этапов), обычно происходящих из цветной суперсимметричные частицы, такие как скварки или же глюино.

В R-четность сохраняя модели, легчайшее нейтралино является стабильным, и все суперсимметричные каскадные распады в конечном итоге распадаются на эту частицу, которая оставляет детектор невидимым, и о его существовании можно сделать вывод, только посмотрев на несбалансированный импульс в детекторе.

Более тяжелые нейтралино обычно распадаются через нейтральный Z-бозон на зажигалку нейтралино или через заряженный W-бозон к легкому чарджино:[2]


N͂0
2		→
N͂0
1		+
Z0
→Недостающая энергия+
ℓ+
+
ℓ−

N͂0
2		→
C±
1		+
W∓
→
N͂0
1		+
W±
+
W∓
→Недостающая энергия+
ℓ+
+
ℓ−

Массовое разделение между разными нейтралино будет определять, какие модели распада разрешены.

До настоящего времени нейтралино никогда не наблюдались и не обнаруживались в экспериментах.

Истоки суперсимметричных теорий

В моделях суперсимметрии все Стандартная модель частицы имеют частицы-партнеры с одинаковыми квантовые числа кроме квантового числа вращение, который отличается1⁄2 от его частицы-партнера. Поскольку суперпартнёры Z-бозон (зино ), фотон (фотино ) и нейтральный хиггс (Хиггсино ) имеют одинаковые квантовые числа, они могут смешивание сформировать четыре собственные состояния массового оператора, называемого «нейтралино». Во многих моделях самый легкий из четырех нейтралино оказывается самым легким. легчайшая суперсимметричная частица (LSP), хотя эту роль могут играть и другие частицы.

Феноменология

Точные свойства каждого нейтралино будут зависеть от деталей смешивания.[1]:71–74 (например, являются ли они более хиггсино-подобными или гаугино-подобными), но они, как правило, имеют массы в слабом масштабе (100 ГэВ ~ 1 ТэВ) и взаимодействуют с другими частицами с силой, характерной для слабое взаимодействие. В этом смысле, за исключением массы, они феноменологически похожи на нейтрино, и поэтому не наблюдаются напрямую в детекторах частиц на ускорителях.

В моделях, в которых R-четность является консервативным, и самым легким из четырех нейтралино является LSP, самое легкое нейтралино стабильно и в конечном итоге образуется в цепочке распада всех других суперпартнеров.[1]:83 В таких случаях суперсимметричные процессы на ускорителях характеризуются ожиданием большого расхождения в энергии и импульсе между видимыми частицами начального и конечного состояний, причем эта энергия уносится нейтралино, который незамеченным покидает детектор.[4][6]Это важный признак, позволяющий отличить суперсимметрию от фона Стандартной модели.

Отношение к темной материи

Как тяжелая и стабильная частица легчайшее нейтралино - отличный кандидат на формирование Вселенной. холодная темная материя.[1]:99[5]:8[7] Во многих моделях[который? ] легчайшее нейтралино можно получить термически в горячая ранняя вселенная и оставьте приблизительно правильное количество реликвий, чтобы учесть наблюдаемое темная материя. Самый легкий нейтралино примерно 10–10000 ГэВ - ведущая слабовзаимодействующая массивная частица (WIMP ) кандидат в темную материю.[1]:124

Нейтралино темную материю можно было экспериментально наблюдать в природе прямо или косвенно. Для непрямого наблюдения гамма-телескопы и нейтринные телескопы ищут доказательства аннигиляции нейтралино в областях с высокой плотностью темной материи, таких как галактический или солнечный центр.[4] Для прямого наблюдения используются специальные эксперименты, такие как Криогенный поиск темной материи (CDMS) стремятся обнаружить редкие удары WIMP в наземных детекторах. Эти эксперименты начали исследовать интересное пространство суперсимметричных параметров, за исключением некоторых моделей темной материи нейтралино, и в стадии разработки находятся усовершенствованные эксперименты с большей чувствительностью.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Мартин, Стивен П. (2008). «Праймер суперсимметрии». arXiv:hep-ph / 9709356v5. Также опубликовано в Kane (2010).[3]
  2. ^ Накамура, К .; и другие. (Группа данных о частицах ) (2010). Обновлено в августе 2009 г. Ж.-Ф. Гриваз. «Суперсимметрия. Часть II (Эксперимент)» (PDF). Журнал физики G. 37 (7): 1309–1319.
  3. ^ Мартин, Стивен П. (2010). «Глава 1: Учебник по суперсимметрии». В Кейн, Гордон Л. (ред.). Перспективы суперсимметрии. II. Всемирный научный. ISBN  978-981-4307-48-2.
  4. ^ а б Фэн, Джонатан Л. (2010). "Кандидаты в темную материю из физики элементарных частиц и методов обнаружения". Ежегодный обзор астрономии и астрофизики. 48: 495–545. arXiv:1003.0904. Bibcode:2010ARA & A..48..495F. Дои:10.1146 / annurev-astro-082708-101659.
  5. ^ а б Бертоне, Джанфранко, изд. (2010). Частица темной материи: наблюдения, модели и поиски. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-76368-4.
  6. ^ Эллис, Джон; Олив, Кейт А. (2010). Суперсимметричные кандидаты в темную материю. arXiv:1001.3651. Bibcode:2010pdmo.book..142E. Также опубликовано как Глава 8 в Bertone (2010)[5]
  7. ^ Накамура, К .; и другие. (Группа данных о частицах ) (2010). Отредактировано в сентябре 2009 г. М. Дриес и Г. Гербье. "Темная материя" (PDF). Журнал физики G. 37 (7A): 255–260.