Войти
| Состав | Элементарная частица |
|---|---|
| Статистика | Фермионный |
| Интер действия | Гравитация |
| Статус | Гипотетический |
| Символ | . G͂. |
| Античастица | Я |
| Электрический заряд | 0 e |
| Вращение | 3/2 |
В теории супергравитации, сочетающие общую теорию относительности и суперсимметрию, гравитино (. G͂.) является калибровочным фермионом суперсимметричным партнером гипотезы гравитон. Он был предложен в качестве кандидата на темную материю.
. Если он существует, то это фермион с спином 3/2 и, следовательно, подчиняется Рарита- Уравнение Швингера. Поле гравитино условно записывается как ψ μα, где μ = 0, 1, 2, 3 - четырехвекторный индекс и α = 1, 2 - спинор. индекс. При μ = 0 можно получить режимы с отрицательной нормой, как и для каждой безмассовой частицы со спином со спином 1 или выше. Эти режимы нефизичны, и для согласованности должна быть калибровочная симметрия, которая отменяет эти режимы: δψ μα = ∂ μεα, где ε α (x) - спинорная функция пространства-времени . Эта калибровочная симметрия является локальным преобразованием суперсимметрии, и результирующая теория - супергравитация.
Таким образом, гравитино - это фермион, опосредующий супергравитационные взаимодействия, точно так же, как фотон является посредником электромагнетизм, и гравитон предположительно опосредует гравитацию. Всякий раз, когда суперсимметрия нарушается в теориях супергравитации, она приобретает массу, которая определяется масштабом, на котором суперсимметрия нарушается . Это сильно различается между различными моделями нарушения суперсимметрии, но если суперсимметрия предназначена для решения проблемы иерархии в Стандартной модели, гравитино не может быть более массивным, чем примерно 1 ТэВ / с.
Если гравитино действительно имеет массу порядка ТэВ, то это создает проблему в стандартной модели космологии, по крайней мере, наивно.
Один из вариантов - гравитино стабильно. Это было бы так, если гравитино является самой легкой суперсимметричной частицей и R-четность сохраняется (или почти так). В этом случае гравитино является кандидатом в темную материю ; поскольку такие гравитино были созданы в очень ранней Вселенной. Однако можно вычислить плотность гравитино, и она окажется намного выше наблюдаемой плотности темной материи.
Другой вариант - гравитино нестабильно. Таким образом, упомянутые выше гравитино будут распадаться и не будут вносить вклад в наблюдаемую плотность темной материи. Однако, поскольку они распадаются только в результате гравитационного взаимодействия, их время жизни будет очень большим, порядка M pl ∕ m в натуральных единицах, где M pl - это масса Планка, а m - масса гравитино. Для массы гравитино порядка ТэВ это будет 10 с, намного позже, чем эра нуклеосинтеза. По крайней мере, один возможный канал распада должен включать в себя либо фотон, заряженный лептон, либо мезон, каждый из которых будет достаточно энергичным, чтобы разрушить ядро если поражает. Можно показать, что в результате распада будет создано достаточно таких энергичных частиц, чтобы уничтожить почти все ядра, созданные в эру нуклеосинтеза, в отличие от наблюдений. Фактически, в таком случае Вселенная состояла бы только из водорода и звездообразование, вероятно, было бы невозможно.
Одним из возможных решений космологической проблемы гравитино является модель расщепленной суперсимметрии, в которой масса гравитино намного превышает масштаб ТэВ, но другие фермионные суперсимметричные партнеры частиц стандартной модели уже появляются в этот масштаб.
Другое решение состоит в том, что R-четность слегка нарушена, и гравитино является самой легкой суперсимметричной частицей. Это заставляет почти все суперсимметричные частицы в ранней Вселенной распадаться на частицы Стандартной модели посредством взаимодействий, нарушающих R-четность, задолго до синтеза первичных ядер; небольшая часть, однако, распадается на гравитино, период полураспада которых на порядки превышает возраст Вселенной из-за подавления скорости распада на шкале Планка и небольшой R-четности нарушение связи.
