La partícula más ligera en un modelo supersimétrico
En física de partículas , la partícula supersimétrica más ligera ( LSP ) es el nombre genérico que se le da a la más ligera de las partículas hipotéticas adicionales que se encuentran en los modelos supersimétricos . En los modelos con conservación de la paridad R , la LSP es estable; en otras palabras, no puede desintegrarse en ninguna partícula del Modelo Estándar , ya que todas las partículas del Modelo Estándar tienen la paridad R opuesta . Existe una amplia evidencia observacional de un componente adicional de la densidad de materia en el universo, que se conoce con el nombre de materia oscura . La LSP de los modelos supersimétricos es un candidato a materia oscura y es una partícula masiva de interacción débil (WIMP). [1]
Restricciones a LSP desde el punto de vista cosmológico
Es poco probable que el LSP sea un wino cargado , un higgsino cargado , un slepton , un sneutrino , un gluino , un squark o un gravitino , sino que es más probable que sea una mezcla de higgsinos neutros, el bino y los winos neutros, [2] es decir, un neutralino . En particular, si el LSP estuviera cargado (y es abundante en nuestra galaxia), dichas partículas habrían sido capturadas por el campo magnético de la Tierra y habrían formado átomos pesados similares al hidrógeno. [3] Sin embargo, las búsquedas de hidrógeno anómalo en el agua natural [4] no han encontrado ninguna evidencia de dichas partículas y, por lo tanto, han puesto severas restricciones a la existencia de un LSP cargado.
Como candidato a materia oscura
Las partículas de materia oscura deben ser eléctricamente neutras; de lo contrario, dispersarían la luz y, por lo tanto, no serían "oscuras". También deben ser casi con certeza incoloras . [ 5]
Con estas restricciones, la LSP podría ser el neutralino más ligero, el gravitino o el sneutrino más ligero.
- La materia oscura de neutrinos se descarta en el Modelo Estándar Supersimétrico Mínimo (MSSM) debido a los límites actuales en la sección eficaz de interacción de las partículas de materia oscura con la materia ordinaria, medida mediante experimentos de detección directa (el neutrino interactúa a través del intercambio de bosones Z y ya habría sido detectado si constituyera la materia oscura). Los modelos extendidos con neutrinos diestros o estériles reabren la posibilidad de la materia oscura de neutrinos al reducir la sección eficaz de interacción. [6]
- La materia oscura neutralina es la posibilidad preferida. En la mayoría de los modelos, la materia oscura neutralina más ligera es en su mayoría bino (supercompañera del campo de bosones de calibración hipercargados B), con alguna mezcla de materia oscura neutralina (supercompañera del campo de bosones de calibración isospín débil W 0 ) y/o materia oscura neutral Higgsino .
- La materia oscura gravitina es una posibilidad en los modelos supersimétricos en los que la escala de ruptura de la supersimetría es baja, alrededor de 100 TeV . En tales modelos, el gravitino es muy ligero, del orden de un eV . Como materia oscura, el gravitino a veces se llama super-WIMP porque su fuerza de interacción es mucho más débil que la de otros candidatos a materia oscura supersimétrica. Por la misma razón, su producción térmica directa en el universo temprano es demasiado ineficiente para explicar la abundancia de materia oscura observada. En cambio, los gravitinos tendrían que producirse a través de la desintegración de la siguiente partícula supersimétrica más ligera (NLSP).
En las teorías extradimensionales , existen partículas análogas llamadas LKP o Partículas de Kaluza-Klein más ligeras . Estas son las partículas estables de las teorías extradimensionales. [7]
Véase también
Referencias
- ^ Jungman, Gerard; Kamionkowski, Marc; Griest, Kim (1996). "Materia oscura supersimétrica". Phys. Rep . 267 (5–6): 195–373. arXiv : hep-ph/9506380 . Código Bibliográfico : 1996PhR...267..195J. doi : 10.1016/0370-1573(95)00058-5. S2CID : 119067698.
- ^ Ellis, John R.; Hagelin, JS; Nanopoulos, Dimitri V.; Olive, Keith A.; Srednicki, M. (julio de 1983). "Reliquias supersimétricas del Big Bang". Nucl. Phys . B238 (2): 453–476. Bibcode :1984NuPhB.238..453E. doi :10.1016/0550-3213(84)90461-9. OSTI 1432463.
- ^ Byrne, Mark; Kolda, Christopher; Regan, Peter (2002). "Límites de supercompañeros estables y cargados a partir de la producción de rayos cósmicos". Physical Review D . 66 (7): 075007. arXiv : hep-ph/0202252 . Código Bibliográfico :2002PhRvD..66g5007B. CiteSeerX 10.1.1.348.1389 . doi :10.1103/PhysRevD.66.075007. S2CID 17073892.
- ^ Smith, PF; Bennett, JRJ; Homer, GJ; Lewin, JD; Walford, HE; Smith, WA (noviembre de 1981). "Una búsqueda de hidrógeno anómalo en D2O enriquecido, utilizando un espectrómetro de tiempo de vuelo". Nucl. Phys . B206 (3): 333–348. Bibcode :1982NuPhB.206..333S. doi :10.1016/0550-3213(82)90271-1.
- ^ McGuire, Patrick C.; Steinhardt, Paul (mayo de 2001). "Abrimos la ventana a las partículas masivas que interactúan fuertemente como la materia oscura del halo". Actas de la 27.ª Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos. 07-15 de agosto de 2001. 4 : 1566. arXiv : astro-ph/0105567 . Bibcode :2001ICRC....4.1566M.
- ^ Tucker-Smith, David.; Weiner, Neal (febrero de 2004). "El estado de la materia oscura inelástica". Physical Review D . 72 (6): 063509. arXiv : hep-ph/0402065 . Código Bibliográfico :2005PhRvD..72f3509T. doi :10.1103/PhysRevD.72.063509. S2CID 115846489.
- ^ Servant, Geraldine.; Tait, Tim MP (septiembre de 2003). "¿Es la partícula de Kaluza-Klein más ligera un candidato viable para materia oscura?". Física nuclear B . 650 (1–2): 391–419. arXiv : hep-ph/0206071 . Código Bibliográfico :2003NuPhB.650..391S. doi :10.1016/S0550-3213(02)01012-X. S2CID 16222693.
