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 modelos con conservación de paridad R , el LSP es estable; en otras palabras, no puede descomponerse en ninguna partícula del Modelo Estándar , ya que todas las partículas SM 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 . El LSP de los modelos supersimétricos es un candidato de materia oscura y es una partícula masiva de interacción débil (WIMP).[1]
Restricciones en LSP de la cosmología
El LSP es poco probable que sea una cargada borracho , cargado higgsino , slepton , sneutrino , gluino , squark , o gravitino pero es más probable una mezcla de higgsinos neutral, el bino y el neutro winos , [2] es decir, un neutralino . En particular, si el LSP estuviera cargado (y es abundante en nuestra galaxia), tales partículas habrían sido capturadas por el campo magnético de la Tierra y formarían átomos pesados similares al hidrógeno. [3] Sin embargo, las búsquedas de hidrógeno anómalo en agua natural [4] no han tenido ninguna evidencia de tales partículas y, por lo tanto, han impuesto severas restricciones a la existencia de un LSP cargado.
LSP 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 "oscuros". También es casi seguro que no sean de color . [5] Con estas limitaciones, el LSP podría ser el neutralino más ligero , el gravitino o el sneutrino más ligero .
- La materia oscura de los neutrinos está descartada en el Modelo Estándar Mínimo Supersimétrico (MSSM) debido a los límites actuales en la sección transversal de interacción de las partículas de materia oscura con la materia ordinaria, medida por experimentos de detección directa; el esneutrino interactúa a través del intercambio de bosones Z y habría detectado a estas alturas si constituye la materia oscura. Los modelos extendidos con sneutrinos diestros o estériles reabren la posibilidad de materia oscura de sneutrinos al reducir la sección transversal de interacción. [6]
- La materia oscura neutralina es la posibilidad favorecida. En la mayoría de los modelos, el neutralino más ligero es principalmente bino (supercompañero del campo B de bosones gauge de hipercarga ), con alguna mezcla de wino neutro (supercompañero del campo bosón gauge de isospin débil W 0 ) y / o Higgsino neutral .
- La materia oscura gravitino es una posibilidad en 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 denomina 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 dar cuenta de la abundancia de materia oscura observada. Más bien, los gravitinos tendrían que producirse mediante la desintegración de la partícula supersimétrica próxima a la más ligera (NLSP).
En las teorías extradimensionales , hay partículas análogas llamadas LKP s o la partícula más ligera de Kaluza-Klein . Estas son las partículas estables de las teorías extradimensionales. [7]
Ver 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. Código Bibliográfico : 1984NuPhB.238..453E . doi : 10.1016 / 0550-3213 (84) 90461-9 . OSTI 1432463 .
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- ^ 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. Código Bibliográfico : 1982NuPhB.206..333S . doi : 10.1016 / 0550-3213 (82) 90271-1 .
- ^ McGuire, Patrick C .; Steinhardt, Paul (mayo de 2001). "Abrir la ventana para interactuar fuertemente con partículas masivas como el halo de materia oscura". Actas de la 27ª Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos. 07-15 de agosto . 4 : 1566. arXiv : astro-ph / 0105567 . Código bibliográfico : 2001ICRC .... 4.1566M .
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