Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

R-четность - это понятие в физике элементарных частиц . В минимальной суперсимметричной стандартной модели , число барионов и лептонное число , больше не сохраняются на все нормируемые соединения в теории. Поскольку барионное число и сохранение лептонного числа были проверены очень точно, эти связи должны быть очень малыми, чтобы не противоречить экспериментальным данным. R-четность - это симметрия, действующая на поля минимальной суперсимметричной стандартной модели (MSSM), которая запрещает эти связи и может быть определена как [1]

или, что то же самое, как

где s - спин , B - барионное число , L - лептонное число . Все частицы Стандартной модели имеют R-четность +1, в то время как суперсимметричные частицы имеют R-четность -1.

Обратите внимание, что существуют разные формы паритета с разными эффектами и принципами, не следует путать этот паритет с любым другим паритетом .

Кандидат в темную материю [ править ]

При сохранении R-четности легчайшая суперсимметричная частица ( LSP ) не может распадаться. Эта легчайшая частица (если она существует) может объяснить наблюдаемую недостающую массу Вселенной, которую обычно называют темной материей . [2] Чтобы соответствовать наблюдениям, предполагается, что эта частица имеет массу100  ГэВ / c от 2 до1  ТэВ / c 2 , является нейтральным и взаимодействует только через слабые взаимодействия и гравитационные взаимодействия . Его часто называют слабовзаимодействующей массивной частицей или WIMP.

Обычно кандидат в темную материю в MSSM представляет собой смесь электрослабых гауджино и хиггсино и называется нейтралино . В расширениях MSSM кандидатом на темную материю может быть снейтрино . Другая возможность - это гравитино , которое взаимодействует только посредством гравитационных взаимодействий и не требует строгой R-четности.

Связи MSSM, нарушающие R-четность [ править ]

Перенормируемые связи MSSM, нарушающие R-четность:

  • нарушает B на 1 единицу

Самое сильное ограничение, связанное только с этим взаимодействием, связано с тем, что нейтрон-антинейтронные осцилляции не наблюдаются.

  • нарушает L на 1 единицу

Самым сильным ограничением, связанным только с этим взаимодействием, является нарушение универсальности константы Ферми в кварковых и лептонных распадах заряженного тока.

  • нарушает L на 1 единицу

Самым сильным ограничением, связанным только с этим взаимодействием, является нарушение универсальности константы Ферми при распадах лептонного заряженного тока.

  • нарушает L на 1 единицу

Самым сильным ограничением, связанным только с этим взаимодействием, является то, что оно приводит к большой массе нейтрино.

Хотя ограничения на одиночные связи достаточно сильны, если несколько связей объединены вместе, они приводят к распаду протона . Таким образом, существуют дальнейшие максимальные ограничения на значения взаимодействий от максимальных ограничений на скорость распада протона.

Распад протона [ править ]

Нарушение R-четности decay.svg

Без сохранения барионного и лептонного числа и без использования взаимодействий для взаимодействий, нарушающих R-четность, протон может распадаться примерно за 10 -2  секунды или, если предполагается минимальное нарушение аромата, время жизни протона может быть увеличено до 1 года. Так как время жизни протона наблюдается , чтобы быть больше , чем 10 33 до 10 34  лет ( в зависимости от канала точного распада), это было бы в высшей степени немилости модели. R-четность устанавливает все перенормируемые связи, нарушающие барионное и лептонное число, равными нулю, и протон становится стабильным на перенормируемом уровне, а время жизни протона увеличивается до 10 32  лет и почти согласуется с текущими данными наблюдений.

Поскольку при распаде протона одновременно нарушаются и лептонное, и барионное число, ни одна перенормируемая связь, нарушающая R-четность, не приводит к распаду протона. Это мотивировало изучение нарушения R-четности, когда только один набор связей, нарушающих R-четность, отличен от нуля, что иногда называют гипотезой доминирования одиночной связи.

Возможные источники R-четности [ править ]

Очень привлекательный способ мотивировать R-четность - это непрерывная калибровочная симметрия B - L, которая спонтанно нарушается в масштабе, недоступном для текущих экспериментов. Непрерывный запрещает перенормируемым термины , которые нарушают B и L . [3] [4] [5] [6] Если нарушается только скалярными значениями математического ожидания вакуума (или другими параметрами порядка), которые несут четные целые значения 3 ( B - L ) , то существует точно сохраняющаяся дискретная остаточная подгруппа, которая обладает желаемыми свойствами. [7] [8] [9] [10] [11] Ключевым вопросом является определение того,снейтрино (суперсимметричный партнер нейтрино), который нечетен при R-четности, развивает вакуумное математическое ожидание. На феноменологических основаниях можно показать, что этого не может произойти ни в одной теории, в которой уровень нарушен намного выше электрослабого . Это верно для любой теории, основанной на крупномасштабном механизме качелей . [12] Как следствие, в таких теориях R-четность остается точной при всех энергиях.

Это явление может возникнуть как автоматическая симметрия в теориях великого объединения SO (10) . Это естественное возникновение R-четности возможно, потому что в SO (10) фермионы Стандартной модели возникают из 16-мерного спинорного представления , тогда как фермионы Хиггса возникают из 10-мерного векторного представления. Чтобы создать SO (10) инвариантное взаимодействие, необходимо иметь четное число спинорных полей (т.е. существует спинорная четность). После нарушения симметрии GUT эта спинорная четность опускается до R-четности до тех пор, пока не используются спинорные поля для нарушения симметрии GUT. Построены явные примеры таких теорий SO (10). [13] [14]

См. Также [ править ]

  • R-симметрия

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Martin, SP (6 сентября 2011 г.). «Праймер суперсимметрии». Продвинутая серия по направлениям физики высоких энергий . 18 : 1–98. arXiv : hep-ph / 9709356 . DOI : 10.1142 / 9789812839657_0001 . ISBN 978-981-02-3553-6. S2CID  118973381 .
  2. ^ Jungman, G .; Камионковский, М .; Грист, К. (1996). «Суперсимметричная темная материя». Отчеты по физике . 267 (5–6): 195–373. arXiv : hep-ph / 9506380 . Bibcode : 1996PhR ... 267..195J . DOI : 10.1016 / 0370-1573 (95) 00058-5 . S2CID 119067698 . 
  3. ^ Mohapatra, RN (1986). «Новые вклады в безнейтринный двойной бета-распад в суперсимметричных теориях». Physical Review D . 34 (11): 3457–3461. Bibcode : 1986PhRvD..34.3457M . DOI : 10.1103 / PhysRevD.34.3457 . PMID 9957083 . 
  4. ^ Шрифт, A .; Ibáñez, LE; Кеведо, Ф. (1989). «Означает ли стабильность протона наличие лишнего Z 0 ?» (PDF) . Физика Письма Б . 228 (1): 79–88. Полномочный код : 1989PhLB..228 ... 79F . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (89) 90529-7 .
  5. Перейти ↑ Martin, SP (1992). «Некоторые простые критерии для калибровки R-четности». Physical Review D . 46 (7): R2769 – R2772. arXiv : hep-ph / 9207218 . Bibcode : 1992PhRvD..46.2769M . DOI : 10.1103 / PhysRevD.46.R2769 . PMID 10015267 . S2CID 14821065 .  
  6. ^ Мартин, SP (1996). «Последствия суперсимметричных моделей с естественным сохранением R-четности». Physical Review D . 54 (3): 2340–2348. arXiv : hep-ph / 9602349 . Bibcode : 1996PhRvD..54.2340M . DOI : 10.1103 / PhysRevD.54.2340 . PMID 10020912 . S2CID 5751474 .  
  7. ^ Fayet, P. (1975). «Суперкалибровочное инвариантное расширение механизма Хиггса и модель электрона и его нейтрино». Ядерная физика Б . 90 : 104–124. Bibcode : 1975NuPhB..90..104F . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (75) 90636-7 .
  8. ^ Салам, А .; Стратди, Дж. (1975). «Суперсимметрия и сохранение числа фермионов». Ядерная физика Б . 87 (1): 85–92. Bibcode : 1975NuPhB..87 ... 85S . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (75) 90253-9 .
  9. ^ Фаррар, GR; Вайнберг, С. (1983). «Суперсимметрия при обычных энергиях. II. R-инвариантность, голдстоуновские бозоны и калибровочно-фермионные массы». Physical Review D . 27 (11): 2732. Bibcode : 1983PhRvD..27.2732F . DOI : 10.1103 / PhysRevD.27.2732 .
  10. ^ Fayet, P. (1977). «Спонтанно нарушенные суперсимметричные теории слабых, электромагнитных и сильных взаимодействий». Физика Письма Б . 69 (4): 489–494. Bibcode : 1977PhLB ... 69..489F . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (77) 90852-8 .
  11. ^ Фаррар, GR; Файет, П. (1978). «Феноменология рождения, распада и обнаружения новых адронных состояний, связанных с суперсимметрией». Физика Письма Б . 76 (5): 575. Полномочный код : 1978PhLB ... 76..575F . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (78) 90858-4 .
  12. ^ Аулах, CS; Melfo, A .; Рашин, А .; Сеньянович, Г. (1998). «Суперсимметрия и крупномасштабная лево-правая симметрия». Physical Review D . 58 (11): 115007. arXiv : hep-ph / 9712551 . Bibcode : 1998PhRvD..58k5007A . DOI : 10.1103 / PhysRevD.58.115007 . S2CID 43296921 . 
  13. ^ Аулах, CS; Bajc, B .; Melfo, A .; Рашин, А .; Сеньянович, Г. (2001). "SO (10) теория R-четности и массы нейтрино". Ядерная физика Б . 597 (1–3): 89–109. arXiv : hep-ph / 0004031 . Bibcode : 2001NuPhB.597 ... 89А . DOI : 10.1016 / S0550-3213 (00) 00721-5 . S2CID 119100803 . 
  14. ^ Аулах, CS; Bajc, B .; Melfo, A .; Senjanović, G .; Виссани, Ф. (2004). «Минимальная суперсимметричная теория великого объединения». Физика Письма Б . 588 (3–4): 196–202. arXiv : hep-ph / 0306242 . Bibcode : 2004PhLB..588..196A . DOI : 10.1016 / j.physletb.2004.03.031 . S2CID 119401374 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Barbier, R .; и другие. (2005). «Суперсимметрия, нарушающая R-четность». Отчеты по физике . 420 (1–6): 1–195. arXiv : hep-ph / 0406039 . Полномочный код : 2005PhR ... 420 .... 1B . DOI : 10.1016 / j.physrep.2005.08.006 .
  • « Нарушение R-четности ...» xstructure.inr.ac.ru .
  • «Нарушение R-четности ...» ФНАЛ . Архивировано из оригинала на 2010-05-28.