Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

R-адроны - это гипотетические частицы, состоящие из суперсимметричной частицы и по крайней мере одного кварка .

Теория [ править ]

Лишь несколько современных теорий суперсимметрии предсказывают существование R-адронов, поскольку в большей части пространства параметров все суперсимметричные частицы настолько разделены по массе, что их распады очень быстрые (за исключением LSP , который стабилен в все теории SUSY с R-четностью ).

R-адроны возможны, когда окрашенная (в смысле КХД ) суперсимметричная частица (например, глюино или скварк ) имеет среднее время жизни больше, чем типичный масштаб времени адронизации , и поэтому связанные состояния КХД образуются с обычными партонами ( кварками и глюоны ) по аналогии с обычными адронами .

Одним из примеров теории, предсказывающей наблюдаемые R-адроны, является Split SUSY . Фактически, его главная особенность состоит в том, что все новые бозоны имеют очень большой масштаб массы, и только новые фермионы имеют масштаб ТэВ , то есть доступны экспериментам ATLAS и CMS в столкновениях на LHC . Одним из таких новых фермионов был бы глюино ( спин 1/2, как предписано для суперсимметричного партнера бозона со спином 1, глюона ). Глюино, будучи окрашенным, может распадаться только на другие окрашенные частицы. Но R-четностьпредотвращает прямой распад на кварки и / или глюоны, и, с другой стороны, единственными другими окрашенными суперсимметричными частицами являются скварки , которые, будучи бозонами (спин 0, являясь партнерами кварков со спином 1/2), имеют гораздо большую массу в Разделить SUSY.

Все это вместе означает, что распад глюино может происходить только через виртуальную частицу , скварк большой массы. Среднее время распада зависит от массы промежуточной виртуальной частицы и в этом случае может быть очень большим. Это дает уникальную возможность наблюдать SUSY-частицу напрямую, в детекторе частиц , вместо того, чтобы определять ее путем восстановления цепочки распада или по дисбалансу импульсов (как в случае LSP ).

В других теориях, относящихся к семейству SUSY, ту же роль может играть легчайший скварк (обычно стоп , т.е. партнер топ-кварка ).

В дальнейшем, для иллюстрации, предполагается, что R-адрон происходит из глюино, созданного в результате столкновения на LHC , но особенности наблюдений являются полностью общими.

Методы наблюдения [ править ]

  • Если время жизни R-адрона составляет порядка пикосекунды , он распадается, не достигнув первых чувствительных слоев трекинг-детектора, но может быть распознан методом вторичных вершин , особенно эффективным в ATLAS и CMS благодаря их точным вершинным детекторам. (в обоих экспериментах используются пиксельные детекторы ). В этом случае сигнатура - это заряженная частица (от распада R-адрона), траектория которой несовместима с гипотезой прихода из вершины взаимодействия .
  • Если время жизни таково, что R-адрон может хотя бы частично пройти через детектор, доступно больше сигнатур:
    • Потеря энергии : если адронизация глюино произвела заряженный R-адрон, он потеряет энергию из-за ионизации при прохождении через материал детектора. Удельная потеря энергии ( dE / dx ) соответствует формуле Бете-Блоха и зависит от массы и заряда (а также от импульса) частицы, что делает разительную разницу между R-адроном и фоном образующихся обычных частиц. обычно пристолкновениях.
    • Время полета : поскольку ожидается, что масса глюино будет порядка ТэВ , то же самое верно и для R-адронов. Такая большая масса делает их нерелятивистскими даже при таких высоких энергиях. В то время как обычные частицы на LHC имеют скорости, очень хорошо аппроксимируемые скоростью света , скорость R-адрона может быть значительно меньше. Таким образом, время, необходимое для достижения внешних субдетекторов очень большого детектора, такого как ATLAS или CMS, может быть заметно больше, чем для других частиц, образовавшихся в том жестолкновении.
    • Обмен зарядом : в то время как предыдущие два метода могут быть применены к любой другой стабильной или квазистабильной тяжелой заряженной частице, это специфично для R-адронов , так как R-адрон , будучи составной частицей , может изменять суб. -структурировать за счет ядерных взаимодействий с пройденным материалом. Например, R-адрон может обмениваться кварками с ядрами детектора, и любой обмен верхнего кварка на нижний кварк или наоборот приведет к изменению заряда на единицу.

Поскольку некоторые из субдетекторов типичного эксперимента с высокими энергиями чувствительны только к заряженным частицам, одной из возможных сигнатур является исчезновение частицы (переход от заряда +1 или -1 к 0) или наоборот ее появление при сохранении та же траектория (поскольку большую часть импульса несет самый тяжелый компонент, то есть суперсимметричная частица внутри R-адрона). Другая сигнатура с очень маленьким фоном могла бы возникнуть в результате полной инверсии заряда (+1 в -1 или наоборот). Почти все отслеживающие детекторы на коллайдерах высоких энергий используют магнитное поле.и затем могут определить заряд частицы по ее кривизне; изменение кривизны вдоль траектории однозначно распознается как флиппер , т. е. частица, заряд которой перевернулся.

Ссылки [ править ]

  • Взаимодействие R-адронов в ATLAS
  • Аркани-Хамед, Н .; Dimopoulos, S .; Giudice, GF; Романино, А. (2005). «Аспекты расщепленной суперсимметрии». Ядерная физика Б . 709 (1–2): 3–46. arXiv : hep-ph / 0409232 . Bibcode : 2005NuPhB.709 .... 3A . DOI : 10.1016 / j.nuclphysb.2004.12.026 . S2CID  16632949 .

Эта статья включает материал из статьи Citizendium " R-адрон ", которая находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License, но не GFDL .