Minimálny supersymetrický štandardný model - Biblioteka.sk

Upozornenie: Prezeranie týchto stránok je určené len pre návštevníkov nad 18 rokov!
Zásady ochrany osobných údajov.
Používaním tohto webu súhlasíte s uchovávaním cookies, ktoré slúžia na poskytovanie služieb, nastavenie reklám a analýzu návštevnosti. OK, súhlasím


Panta Rhei Doprava Zadarmo
...
...


A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Minimálny supersymetrický štandardný model

Minimálny supersymetrický štandardný model (MSSM) je rozšírením štandardného modelu realizujúcim supersymetriu minimálnym spôsobom. Supersymetria páruje bozóny s fermiónmi a priraďuje každej častici Štandardného modelu partnera. Supersymetria je v súčasnosti (december 2012) experimentálne nepotvrdená a zostáva preto stále iba teoretickým konceptom.

Hľadanie indícii poukazujúcich na supersymetriu je jednou z úloh fyzikálneho programu na Veľkom hadrónovom urýchľovači. Prípadné objavenie supersymetrie by predstavovalo porovnateľný míľnik ako objav antihmoty a v závislosti od experimentálnych výsledkov, by to mohlo byť dôkazom pre veľkú teóriu zjednotenia fyzikálnych interakcií. Takýto objav by mal značný dosah aj na teóriu strún.

MSSM bol pôvodne navrhnutý v roku 1981 ako riešenie hierarchického problému[1], pretože hmotnosť Higgsovho bozónu je v rámci v Štandardného modelu nestabilná v dôsledku kvantových korekcií, pričom slabá škála je predpovedaná omnoho slabšia v porovnaní so súčasnými pozorovaniami. V MSSM, má Higgsov bozón fermionického superpartnera, Higgzino, ktorý má rovnakú hmotnosť, ako by bola, ak by supersymetria bola presnou symetriou. Pretože fermionické hmotnosti sú rádiostabilné, Higgsova hmotnosť dedí túto stabilitu. Avšak v MSSM existuje potreba pre viac ako jedno Higgsovo pole, ako popisuje Minimálny supersymetrický štandardný model.

Jediný jednoznačný spôsob, ako objaviť supersymetriu je vyprodukovať superčastice v laboratóriu. Pretože sa očakáva, že superčastice budú 100 až 1000-krát ťažšie ako protón, vyrobenie týchto častíc si vyžaduje veľmi veľkú energiu a to sa dá dosiahnuť iba v urýchľovači. V súčasnosti Tevatron aktívne hľadá dôkaz pre produkciu supersymetrických častíc. Väčšina fyzikov je presvedčená, že supersymetria musí byť objavená v LHC, ak je zodpovedná za stabilizáciu slabej škály. Existuje päť tried častíc, kam spadajú superpartneri v Štandardnom modeli: skvarky, gluína, chargína, neutralína, a sleptóny. Tieto superčastice majú svoje interakcie a následný rozpad popisovaný MSSM a každá má charakteristické vlastnosti.

MSSM uvaľuje R-paritu a vysvetľuje stabilitu protónu. Pridáva prerušenie supersymetrie zavedením explicitných operátorov prerušenia jemnej supersymetrie do Lagrangiánu, ktoré sa v ňom komunikujú nejakou neznámou (a nešpecifikovanou) dynamikou. Toto znamená, že v MSSM existuje 120 nových parametrov. Väčšina z týchto parametrov vedie k neakceptovateľnej fenomenológii ako sú veľké vônu meniace neutrálne prúdy alebo veľké elektrické dipólové momenty pre neutrón a elektrón. Aby sme sa týmto problémom vyhli, MSSM poníma všetky jemné prerušenia supersymetrie ako diagonálne v priestore vône a všetky nové CP porušujúce fázy ako miznúce.

Teoretické motivácie

Existujú tri principiálne motivácie pre MSSM pokiaľ ide o teoretické rozšírenia Štandardného modelu, a to:

Tieto motivácie sú hlavnými dôvodmi, prečo je MSSM vedúcim kandidátom pre novú teóriu, ktorú je potrebné objaviť pri experimentoch v urýchľovačoch Tevatron alebo LHC.

Prirodzenosť

Pôvodnou motiváciou pre návrh MSSM bola stabilizácia Higgsovej hmotnosti vo vzťahu ku kvadraticky divergentným radiatívnym korekciám vyskytujúcim sa v ŠM (hierarchický problém). V supersymetrických modeloch sú skaláre vztiahnuté k fermiónom a majú rovnakú hmotnosť. Keďže fermionické hmotnosti sú logaritmicky divergentné, skalárne hmotnosti dedia rovnakú radiatívnu stabilitu. Vákuová hodnota Higgsovho poľa je asociovaná s negatívnou skalárnou hmotnosťou v Lagrangiáne. Aby radiatívne korekcie ku Higgsovej hmotnosti nepresiahli dramaticky skutočnú hodnotu, hmotnosť superpartnerov v ŠM by nemala byť výrazne vyššia ako je VEV -- približne 100 GeV. Táto hmotnostná škála bola skúmaná na Tevatrone a ďalšie štúdie budú pokračovať na LHC.

Unifikácia kalibračného prepojenia

Ak sú superpartneri v ŠM blízko škály jedného TeVu, potom sa merané kalibračné prepojenia troch kalibračných skupín zjednocujú pri vysokých energiách.[2] Beta-funkcie pre kalibračné prepojenia MSSM sú dané prostredníctvom

Kalibračná skupina
SU(3) 8.5
SU(2) 29.6
U(1) 59.2

kde je meraný v SU(5) normalizácii—faktore rozdielnom od normalizácie ŠM a predpovedaný Georgi-Glashowom SU(5) .

Podmienkou pre unifikáciu kalibračného prepojenia pri jednej slučke je či je uspokojený nasledovný výraz .

Je pozoruhodné, že toto je presne uspokojené pre experimentálne chyby v hodnotách . Existujú dve slučkové korekcie, TeV škála a GUT-škála prahové korekcie.ktoré menia túto podmienku pre unifikáciu kalibračného prepojenia a výsledky rozsiahlejších kalkulácií ukazujú, že k unifikácii kalibračného prepojenia dochádza pri presnosti 1%, hoci toto je približne tri štandardné odchýlky od teoretických očakávaní.

Tieto predpovede sa všeobecne považujú za nepriamy dôkaz ako pre MSSM, tak pre SUSY GUT.[3] Je potrebné poznamenať, že unifikácia kalibračného prepojenia automaticky neimplikuje veľkú unifikáciu a že sú aj iné mechanizmy na reprodukovanie unifikácie kalibračného prepojenia. Avšak, ak sa v blízkej budúcnosti siperpartneri potvrdia, očividný úspech unifikácie kalibračného prepojenia by naznačoval, že supersymetrická veľká unifikačná teória je sľubným kandidátom pre fyziku pri vysokých škálach.

Tmavá hmota

Ak je zachovaná R-parita, potom je najľahšia superčastica (LSP) MSSM stabilná a je Slabo interagujúca hmotná častica (WIMP) — tj. nemá elektromagnetické alebo silné interakcie. Kvôli tomu je LSP dobrým kandidátom pre tmavú hmotu a spadá do kategórie častice studenej tmavej hmoty (CDM).

Predpovede MSSM pokiaľ ide o LHC

Tevatron a LHC majú aktívne experimentálne programy hľadajúce supersymetrické častice. Keďže oba tieto zariadenia sú hadrónové urýchľovače — protón antiprotón pre Tevatron a protón protón pre LHC — hľadajú nejlepšie silne interagujúce častice. Preto väčšina experimentálnych postupov zahŕňa produkciu squarkov alebo gluín. Keďže MSSM má R-paritu, najľahšia supersymetrická častica je stabilná a po rozkladoch squarkov a gluín bude každá reťaz rozkladu obsahovať jeden LSP, ktorý v detektore nezanechá stopu. Toto vedie ku generickým predpovediam, že MSSM vyprodukuje signál 'chýbajúcej energie' z týchto častíc opúšťajúcich detektor.

Neutralína

Existujú neutralína, ktoré sú fermiónmi a sú elektricky neutrálne, najľahšie z ktorých je typicky stabilné. Sú typicky označené ako N͂01, N͂02, N͂03, N͂04 (hoci niekedy sa namiesto toho používa ). Tieto štyri stavy sú zmesou Bino a neutrálnej Wino (ktoré sú neutrálne elektroslabé Gaugína), a neutrálne Higgzína. Ako neutralína sú Majorana fermióny, pričom každý z nich je identický sú svojou antičasticou. Pretože tieto častice reagujú len sú slabo vektorovými bozónmi, nie sú priamo produkované hadrónovými urýchľovačmi vo väčších množstvách. Primárne sa objavujú ako častice v kaskáde rozkladu ťažších častíc obvykle s pôvodom vo farebných supersymetrických časticiach ako sú squarky alebo gluína.

V konzervačných modeloch R-parity, najľahšie neutralíno je stabilné a všetky supersymetrické kaskády rozkladov sa končia v rozklade na túto časticu, čo detektor nevidí a jeho existenciu je možno odvodzovať prostredníctvom nevyváženej hybnosti v detektore.

Ťažšie neutralína sa typicky rozkladajú prostredníctvom Z0 a ľahšieho neutralína alebo prostredníctvom W± na chargína. Takže typický rozklad je:

02 01 + Z0 Missing energy + l+ + l
02 ±1 + W± 01 + W± + W Missing energy + l+ + l

Hmotnosť rozdelená medzi rôzne neutralína bude diktovať, aký vzor rozkladu je dovolený.

Chargína

Existujú dve chargína, ktoré sú fermiónmi a a sú elektricky nabité. Sú typicky označované ako C͂±1 a C͂±2 (hoci sa niekedy použiva a ). Ťažšie chargíno sa môže rozkladať cez Z0 na ľahšie chargíno. Oba sa môžu rozkladať cez W± neutralíno.

Skvarky

Squarky sú skalárni superpartnermi kvarkov, ku každému dnes známemu kvarku existuje jeden supersymetrický variant. Kvôli fenomenologickým obmezdeniam chuť meniacich neutrálnych prúdov, typicky ľahšie dve generácie skvarkov musia byť blízko rovnakej hmotnosti a preto nemajú rozdielne mená. Superpartnerov vrchného a spodného kvarku možno oddeliť od ľahších skvarkov a nazývajú sa svrchný a sspodný.

na druhej strane, môže dochádzať k pozoruhodnej zmesi ľavo-pravého kvarku stop a spodný , a to kvôli vyššej hmotnosti partnerských kvarkov vrchného a spodného: [4]

To isté platí aj pre sspodný s jeho vlastnými parametrami a .

Skvarky možno vyprodukovať cez silné interakcie a preto sú ľahko produkovateľné v LHC. Rozkladajú sa na kvarky a neutralína alebo chargína, ktoré sa rozkladajú ďalej. Skvarky sú typicky pár, a preto typický signál je

Zdroj: Wikipedia.org - čítajte viac o Minimálny supersymetrický štandardný model





Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

Your browser doesn’t support the object tag.

www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk