R-parita - R-parity

R-parita je koncept v částicová fyzika. V Minimální supersymetrický standardní model, baryonové číslo a leptonové číslo již nejsou konzervovány všemi obnovitelné spojky v teorii. Protože zachování baryonového čísla a leptonového čísla bylo testováno velmi přesně, musí být tyto vazby velmi malé, aby nebyly v rozporu s experimentálními daty. R-parita je ${ displaystyle mathbb {Z} _ {2}}$ symetrie působící na Minimální supersymetrický standardní model (MSSM) pole, která zakazuje tato propojení a lze je definovat jako^[1]

${ displaystyle P _ { mathrm {R}} = (- 1) ^ {3B + L + 2s},}$

nebo ekvivalentně jako

${ displaystyle P _ { mathrm {R}} = (- 1) ^ {3 (B-L) + 2s},}$

kde s je roztočit, B je baryonové číslo, a L je leptonové číslo. Všechny částice standardního modelu mají R-paritu +1, zatímco supersymetrické částice mají R-paritu -1.

Kandidát na temnou hmotu

Při zachování R-parity je nejlehčí supersymetrická částice (LSP ) se nemůže rozpadat. Tato nejlehčí částice (pokud existuje) může proto odpovídat za pozorovanou chybějící hmotu vesmíru, která se obecně nazývá temná hmota.^[2] Aby se vešly pozorování, předpokládá se, že tato částice má hmotnost 100 GeV /C² na 1 TeV /C², je neutrální a interaguje pouze prostřednictvím slabé interakce a gravitační interakce. Často se tomu říká a slabě interagující masivní částice nebo WIMP.

Typickým kandidátem na temnou hmotu MSSM je příměs elektroslabého gauginos a Higgsinos a nazývá se a neutralino. V rozšířeních MSSM je možné mít a sneutrino být kandidátem temné hmoty. Další možností je gravitino, který interaguje pouze prostřednictvím gravitační interakce a nevyžaduje přísnou R-paritu. Všimněte si, že existují různé formy parity s různými účinky a principy, neměli byste si tuto paritu zaměňovat s jinou paritou.

Spojení porušující R-paritu MSSM

Renormalizovatelné spojky R-parity porušující MSSM jsou

• ${ displaystyle int d ^ {2} theta ; lambda _ {1} ; U ^ {c} D ^ {c} D ^ {c}}$ porušuje B o 1 jednotku

Nejsilnější omezení spojené s touto spojkou samotné je z nedodržení oscilace neutron – antineutron.

• ${ displaystyle int d ^ {2} theta ; lambda _ {2} ; QD ^ {c} L}$ porušuje L o 1 jednotku

Nejsilnějším omezením spojeným se samotným spojením je narušení univerzality Fermiho konstanta ${ displaystyle G_ {F}}$ v kvarkovém a leptonickém nabitém proudu se rozpadá.

• ${ displaystyle int d ^ {2} theta ; lambda _ {3} ; LE ^ {c} L}$ porušuje L o 1 jednotku

Nejsilnějším omezením zahrnujícím tuto spojku samotnou je narušení univerzality Fermiho konstanty v leptonických nabitých proudových úpadcích.

• ${ displaystyle int d ^ {2} theta ; kappa ; LH_ {u}}$ porušuje L o 1 jednotku

Nejsilnějším omezením spojeným pouze s touto spojkou je to, že vede k velké hmotě neutrin.

I když jsou omezení u jednoduchých spojek přiměřeně silná, pokud je kombinováno více spojek, vedou k rozpad protonů. Existují tedy další maximální meze hodnot vazeb z maximálních mezí rychlosti protonového rozpadu.

Protonový rozpad

Bez zachování baryonu a leptonu a jeho odběru ${ displaystyle { mathcal {O}} (1)}$ vazby pro vazby narušující R-paritu, proton se může rozpadnout přibližně za 10⁻² sekund nebo pokud minimální narušení chuti Předpokládá se, že životnost protonu může být prodloužena na 1 rok. Protože je pozorována životnost protonu delší než 10³³ do 10³⁴ let (v závislosti na přesném kanálu rozpadu), to by modelu velmi znevýhodnilo. R-parita nastaví všechny renormalizovatelné vazby porušující baryonové a leptonové číslo na nulu a proton je stabilní na renormalizovatelné úrovni a životnost protonu se zvýší na 10³² let a je téměř v souladu se současnými pozorovacími údaji.

Protože rozpad protonu zahrnuje narušení jak leptonu, tak baryonového čísla současně, žádná renormalizovatelná vazba porušující R-paritu nevede k rozpadu protonu. To motivovalo ke studiu narušení R-parity, kde pouze jedna sada vazeb porušujících R-paritu je nenulová, což se někdy nazývá hypotéza dominance jediné vazby.

Možný původ R-parity

Velmi atraktivní způsob, jak motivovat R-paritu, je a B − L symetrie kontinuálního měřidla, která je spontánně přerušena v měřítku nepřístupném pro současné experimenty. Kontinuální ${ displaystyle U (1) _ {B-L}}$ zakazuje obnovitelné podmínky, které porušují B a L.^[3][4][5][6] Li ${ displaystyle U (1) _ {B-L}}$ je přerušeno pouze očekávanými hodnotami skalárního vakua (nebo jinými parametry pořadí), které nesou dokonce celočíselné hodnoty 3 (B – L), pak existuje přesně konzervovaná diskrétní zbytková podskupina, která má požadované vlastnosti.^{[7][8][9][10][11]} Zásadní otázkou je zjistit, zda sneutrino (supersymetrický partner neutrina), který je pod R-paritou lichý, vyvíjí hodnotu očekávaného vakua. Z fenomenologických důvodů lze ukázat, že se to nemůže stát v žádné teorii ${ displaystyle U (1) _ {B-L}}$ je rozdělen v měřítku mnohem nad elektroslabý jeden. To platí v jakékoli teorii založené na velkém měřítku houpačka mechanismus.^[12] V důsledku toho zůstává v takových teoriích R-parita přesná při všech energiích.

Tento jev může vzniknout jako automatická symetrie v SO (10) velké sjednocené teorie. Tento přirozený výskyt R-parity je možný, protože v SO (10) vznikají fermiony standardního modelu z 16rozměrné spinorová reprezentace, zatímco Higgs vychází z 10rozměrné vektorové reprezentace. Aby bylo možné provést invariantní vazbu SO (10), musí mít sudý počet spinorových polí (tj. Existuje spinorová parita). Po rozbití symetrie GUT tato spinorová parita sestupuje do R-parity, pokud k rozbití GUT symetrie nebyla použita žádná spinorová pole. Byly vytvořeny explicitní příklady takových teorií SO (10).^[13][14]

Viz také

• R-symetrie

Reference

externí odkazy

• Supersymetrie porušující R-paritu R. Barbier a kol.
• Porušení parity R na arxiv.org
• R-parita Porušení na finnal