Parzystość R

Parzystość R – własność cząstek elementarnych, zdefiniowana jako:

$R=(-1)^{3(B-L)+2S},$

gdzie $B$ jest liczbą barionową cząstki, $L$ jej liczbą leptonową zaś $S$ – spinem. Przyjmujemy przy tym, że dla kwarków $B=1/3,$ zaś dla antykwarków $B=-1/3.$ Parzystość R jest multiplikatywną liczbą kwantową, tzn. parzystość R układu cząstek jest iloczynem parzystości jego składników.

Dla wszystkich znanych obecnie cząstek elementarnych $R=+1,$ gdyż wszystkie leptony i kwarki są fermionami, czyli mają spin 1/2, a wszystkie znane bozony, czyli cząstki o spinie całkowitym, mają zerowe liczby $B$ i $L.$

Parzystość R wprowadzona została w kontekście teorii supersymetrii. Teorie supersymetrii przewidują, że każda ze znanych cząstek ma swego supersymetrycznego partnera – cząstkę o tych samych liczbach kwantowych, ale o spinie różnym o 1/2. Tym samym dla wszystkich supersymetrycznych partnerów znanych cząstek $R=-1,$ parzystość R pozwala więc na odróżnienie cząstek „supersymetrycznych” od znanych obecnie „klasycznych”.

Zachowanie parzystości R

Większość modeli supersymetrycznych, w tym podstawowy tzw. minimalny model supersymetryczny postuluje bezwzględne zachowanie parzystości R we wszystkich oddziaływaniach. Ma to następujące konsekwencje:

• cząstki supersymetryczne mogą być kreowane i anihilowane wyłącznie parami,
• w rozpadzie cząstki supersymetrycznej musi powstać nieparzysta liczba cząstek supersymetrycznych,
• (wniosek z poprzedniego punktu) najlżejsza cząstka supersymetryczna musi być trwała i nie może się samorzutnie rozpadać.

Zachowanie parzystości R gwarantuje, że nie jest możliwy proces, w którym dwa kwarki w protonie wymieniłyby s-kwark, zamieniając się przy tym w antylepton i antykwark. Proces taki prowadziłby do rozpadu protonu w nieakceptowalnie krótkim czasie (poniżej sekundy). Dzięki zachowaniu parzystości R proces taki jest zabroniony – kwark nie może wyemitować wirtualnego s-kwarku, ponieważ łamałoby to zasadę zachowania parzystości R.

W modelach supersymetrycznych zachowanie parzystości R jest de facto narzuconym zewnętrznie warunkiem, motywowanym koniecznością wyjaśnienia stabilności protonu, ale bez dobrego uzasadnienia teoretycznego. Można je jednak wytłumaczyć w kontekście szerszej teorii, na przykład wielkiej unifikacji lub teorii superstrun.

Zobacz też

• parzystość

Bibliografia

• Stephen P. Martin, Supersymmetry primer