Введение
Самая легкая новая частица в суперсимметрической модели
В физике частиц самая легкая суперсимметричная частица (LSP) – это общее название для самой легкой из дополнительных гипотетических частиц, предсказываемых в суперсимметричных моделях. В моделях с сохранением R-чётности LSP стабильна; иными словами, она не может распадаться на какие-либо частицы Стандартной модели, поскольку все частицы Стандартной модели имеют противоположную R-чётность. Существуют обширные наблюдательные данные, указывающие на наличие дополнительного компонента плотности материи во Вселенной, который называется темной материей. LSP в суперсимметричных моделях является кандидатом в темную материю и относится к слабо взаимодействующим массивным частицам (WIMP).
In particle physics, the lightest supersymmetric particle (LSP) is the generic name given to the lightest of the additional hypothetical particles found in supersymmetric models. In models with R parity conservation, the LSP is stable; in other words, it cannot decay into any Standard Model particle, since all SM particles have the opposite R parity. There is extensive observational evidence for an additional component of the matter density in the universe, which goes under the name dark matter. The LSP of supersymmetric models is a dark matter candidate and is a weakly interacting massive particle (WIMP).
Как кандидат в темную материю
Частицы темной материи должны быть электрически нейтральными, иначе они рассеивали бы свет и, следовательно, не были бы "темными". Они также почти наверняка должны быть бесцветными. При этих ограничениях, LSP может быть самым легким нейтралино, гравитино или самым легким снейтрино. Снейтрино как темная материя исключается в Минимальной Суперсимметричной Стандартной Модели (MSSM) из-за текущих ограничений на сечение взаимодействия частиц темной материи с обычной материей, измеренного в экспериментах прямого детектирования – снейтрино взаимодействует посредством обмена Z-бозонами и было бы обнаружено к настоящему времени, если бы составляло темную материю. Расширенные модели с правыми или стерильными снейтрино вновь открывают возможность снейтрино как темной материи, уменьшая сечение взаимодействия. Нейтралино как темная материя является наиболее вероятным кандидатом. В большинстве моделей самый легкий нейтралино состоит в основном из бино (суперпартнера поля калибровочного бозона гиперзаряда B) с некоторой примесью нейтрального вино (суперпартнера поля калибровочного бозона слабого изоспина W0) и/или нейтрального Хиггсино. Гравитино как темная материя возможно в суперсимметричных моделях, в которых масштаб нарушения суперсимметрии низок, около 100 ТэВ. В таких моделях гравитино очень легкое, порядка эВ. Как темная материя, гравитино иногда называют супер-ВИМП, поскольку его сила взаимодействия намного слабее, чем у других суперсимметричных кандидатов в темную материю. По той же причине, его прямое тепловое производство в ранней Вселенной недостаточно эффективно для объяснения наблюдаемого количества темной материи. Скорее, гравитино должны образовываться в результате распада следующей по массе сверхсимметричной частицы (NLSP). В теориях с дополнительными измерениями существуют аналогичные частицы, называемые LKPs или Lightest Kaluza–Klein Particle. Это стабильные частицы теорий с дополнительными измерениями.