Minimalny supersymetryczny model standardowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Fizyka poza modelem standardowym
CMS Higgs-event.jpg
Symulowany obraz z detektora CMS przedstawiający Bozon Higgsa uzyskany przez kolizję protonów rozpadających się na dżety hadronów i elektrony
Model standardowy

Minimalny supersymetryczny model standardowy (MSSM z ang. Minimal Supersymmetric Standard Model) – minimalne rozszerzenie modelu standardowego (SM) dające model supersymetryczny.

Minimalność MSSM polega na tym, że jest to rozszerzenie modelu standardowego realizowane przez wprowadzenie najmniejszej możliwej liczby pól, by otrzymać supersymetryczny lagranżjan: superpartnerzy wszystkich pól SM oraz drugi dublet Higgsa wraz z dodatkowymi higsinami (ponieważ superpotencjał musi być holomorficzny, co wyklucza pojawienie się wyrazów zawierających pola cząstek i antycząstek i wyjaśnienie mas wszystkich kwarków za pomocą jednego dubletu Higgsa jak w modelu standardowym).

Minimalność obejmuje też pominięcie członów lagranżjanu łamiących parzystość R, które bez dodatkowych ograniczeń mogłyby powodować szybki rozpad protonu.

MSSM pomija też masy neutrin.

Cząstki[edytuj]

Najprostsze matematycznie sformułowanie MSSM obejmuje następujące multiplety superpól:

multiplety liczba multipletów reprezentacja parzystość R[a] cząstki SM całkowita liczba stanów spinowych
Superpola chiralne
Q 3 lewe kwarki (izodublety) 3 × 3 × 2 × 4 = 72
Uc 3 prawe dodatnie kwarki 3 × 3 × 1 × 4 = 36
Dc 3 prawe ujemne kwarki 3 × 3 × 1 × 4 = 36
L 3 lewe leptony (izodublety) 3 × 1 × 2 × 4 = 24
Ec 3 prawe naładowane leptony 3 × 1 × 1 × 4 = 12
Hu 1 + bozon Higgsa 1 × 1 × 2 × 4 = 8
Hd 1 + bozon Higgsa 1 × 1 × 2 × 4 = 8
Superpola wektorowe
B 1 + bozon B 1 × 1 × 1 × 4 = 4
W 1 + bozony W 1 × 1 × 3 × 4 = 12
g 1 + gluony 1 × 8 × 1 × 4 = 32

Do 122 stanów bozonowych i 122 stanów fermionowych w niegrawitacyjnej części SM należy doliczyć dwa stany grawitina i dwa stany grawitonu.

Po uwzględnieniu złamania symetrii elektrosłabej i różnych form mieszania otrzymujemy stany własne masy:

symbole opis reprezentacja SU(3) ładunek elektryczny typ całkowita liczba stanów spinowych
Zwykłe cząstki (R=+1)
, , dodatnie kwarki 3 fermiony Diraca 3 × 3 × 4 = 36
, , ujemne kwarki 3 fermiony Diraca 3 × 3 × 4 = 36
, , naładowane leptony 1 fermiony Diraca 3 × 1 × 4 = 12
, , neutrina 1 fermiony Weyla 3 × 1 × 2 = 6
, , neutralne bozony Higgsa 1 rzeczywiste bozony skalarne 3 × 1 × 1 = 3
naładowane bozony Higgsa 1 zespolone bozony skalarne 1 × 1 × 2 = 2
foton 1 bezmasowy bozon wektorowy 1 × 1 × 2 = 2
bozon Z 1 masywny bozon wektorowy 1 × 1 × 3 = 3
bozony W 1 para masywnych bozonów wektorowych 1 × 1 × 6 = 6
gluony 8 bezmasowe bozony wektorowe 1 × 8 × 2 = 16
Superpartnerzy (R=-1)
, , , , , [b] dodatnie skwarki 3 zespolone bozony skalarne 6 × 3 × 2 = 36
, , , , , [b] ujemne skwarki 3 zespolone bozony skalarne 6 × 3 × 2 = 36
, , , , , [b] naładowane sleptony 1 zespolone bozony skalarne 6 × 1 × 2 = 12
, , [b] sneutrina 1 zespolone bozony skalarne 3 × 1 × 2 = 6
, , , [1][c] neutralina 1 fermiony Majorany 4 × 1 × 2 = 8
, [1][d] chargina 1 fermiony Diraca 2 × 1 × 4 = 8
gluina 8 fermiony Majorany 1 × 8 × 2 = 16

Wchłaniając (analogicznie jak cząstki W i Z wchłaniają składowe dubletu Higgsa) dwa stany goldstina pochodzącego z ukrytego sektora, w którym supersymetria jest spontanicznie łamana, bezmasowe grawitino staje się masywnym grawitinem o 4 składowych.

Lagranżjan MSSM[edytuj]

Lagranżjan zawiera wyrazy supersymetrycznie:

  • potencjał Kählera dla pól materii i dla pól Higgsa
  • potencjał pól cechowania odpowiadający za człony kinetyczne bozonów i gaugin
  • superpotencjał dla pól materii i dla pól Higgsa (Dają one potencjał Yukawy dla fermionów modelu standardowego oraz czynnik masowy dla higgsina.)

oraz wyrazy odpowiadające za miękkie naruszenie supersymetrii.

Zobacz też[edytuj]

Uwagi

  1. Parzystość R bozonów jest taka, jak parzystość superpola, parzystość fermionów jest przeciwna.
  2. a b c d Zakładamy pomijalne mieszanie w pierwszych dwóch rodzinach.
  3. albo , , ,
  4. albo ,

Przypisy

  1. a b Supersymmetry, part I (theory) (ang.). Particle Data Group. [dostęp 2013-11-11].

Bibliografia[edytuj]