Распад частиц SUSY

Обсуждая поиск БАК частиц SUSY, физики, кажется, предполагают, что они быстро распадутся до самой легкой частицы SUSY, которая затем останется стабильной (по крайней мере, в течение времени, необходимого для того, чтобы покинуть детектор). Как пример: http://physics.aps.org/articles/v4/27

Желательна стабильность самой легкой частицы SUSY, поскольку она дает объяснение темной материи. Эта стабильность обычно обеспечивается постулированием R-четности, сохранением суперсимметричных частиц (вроде лептонного или барионного числа).

Надеюсь, мое понимание до этого момента в основном правильное. Мой вопрос состоит из двух частей:

Но если предположить R-четность, то разве не будет стабильной и легчайшая электрически заряженная SUSY-частица? Однако мы не видим заряженной темной материи.

Таким образом, если он может распадаться на легчайшую SUSY-частицу + некоторые частицы стандартной модели, чтобы избавиться от заряда, И теоретики ожидают, что этот распад будет настолько быстрым, что детекторы будут видны только продукты распада (так что «высокое поперечное сечение» для реакции распада), ТОГДА обратная реакция тоже не должна была бы иметь огромное сечение? То есть, если столкновение (вещество СМ) + (темная материя) --> (другое вещество СМ) + (заряженная частица SUSY) имеет такое ОГРОМНОЕ поперечное сечение, и темная материя повсюду, то нам не нужна энергия чтобы создать SUSY-частицу, чтобы увидеть SUSY-частицу, нам нужна только приблизительная разница энергий между самой легкой SUSY и самой легкой заряженной SUSY-частицей. В этом случае, если поперечное сечение действительно такое большое, кажется странным, что мы еще этого не видели.

Я почти уверен, что ответ на этот вопрос заключается в том, что если SUSY существует, то самая легкая SUSY-частица не заряжена, и что это аргумент, что модели SUSY, которые предсказывают, что самая легкая SUSY-частица заряжена, поэтому исключены.
Обратите внимание, что «обратная» реакция должна быть примерно такой (вещество СМ) + (темная материя) -> ( другое вещество СМ ) + (заряженная частица SUSY). Поперечное сечение реакции только с одним продуктом всегда будет равно нулю, потому что реагенты должны иметь точно правильную кинетическую энергию для сохранения энергии и импульса (или, что то же самое, фазовое пространство той единственной частицы продукта, которая входит в поперечное сечение , исчезает). Но с этой поправкой кажется, что это очень хороший вопрос.
@Кинан Ой! Хорошая точка зрения. Я изменил текст по вашему предложению.
@ Джерри Я уже предполагаю, что самая легкая частица SUSY не заряжена, поэтому ваш комментарий не имеет особого смысла. Либо вы неправильно поняли вопрос, либо я неправильно понял ваш комментарий.

Ответы (1)

Дорогой Джон, ваша основная логика верна, но то, как вы «оцениваете» поперечное сечение образования LSP по времени обращения распада, слишком эмоционально.

Реакция, в результате которой, как вы ожидаете, повсюду будет создаваться заряженная темная материя, а именно

С М с т ты ф ф + л С п ф р о м г а р к м а т т е р с час а р г е г с ты п е р п а р т н е р с
действительно возможно, и это, по сути, то, что пытаются найти подземные детекторы темной материи. Однако эта реакция крайне редка, потому что темная материя, хотя и везде, очень разбавлена ​​— менее половины ГэВ на кубический сантиметр.

http://arxiv.org/abs/0907.0018

При такой — по сравнению с плотностью ядер — мизерной плотности массы (даже меньшей, чем космологическая постоянная) требуется некоторое время для обнаружения столкновений с темной материей.

Вы также можете неправильно применить обращение времени. В то время как законы физики производят СРТ-инвариантные — и приблизительно Т-инвариантные — лоренц-инвариантные амплитуды, действительные вероятности противоположных процессов содержат различные кинематические факторы: это подразумевается временной асимметрией математической логики, элементарным фактом, что — как я выяснили - огромное количество людей неправильно понимают.

В частности, распад заряженного суперпартнера ЛСП и заряженной стандартной модельной частицы описывается «скоростью распада», а противоположный процесс описывается «поперечным сечением». Сечение и скорость распада даже не имеют одинаковой размерности (единицы). Поэтому очевидно, что они не могут быть «равными». И говорить, что один из них «маленький», если другой «маленький», верно только в том случае, если вы должным образом «нормализуете» то, что вы подразумеваете под расплывчатым прилагательным «маленький». Вы видимо не правильно сделали. Предложение, безусловно, неверно, если «маленький» подразумевается как «маленький для целей, которые я считаю практичными».

«Скорость распада» и «сечение» двух процессов, связанных обращением времени, различаются кинематическими факторами, сравнимыми с степенями полной энергии частицы в процессе. Если скорость затухания (ширина), например, 1 г е В , что приводит к почти мгновенному распаду частицы в детекторе, а если ее масса 100 г е В , поперечное сечение, соответствующее поперечное сечение может быть сравнимо с 1 г е В / ( 100 г е В ) 3 что представляет собой крошечное сечение. Его сделал крошечным огромный знаменатель, а знаменатель огромен, потому что масса суперпартнера велика.

Два процесса, отличающиеся «обращением времени», имеют разные априорные вероятности. Просто не существует «простого» способа связать противоположные вероятности. Точно так же, если стекло «наверняка» разобьется, если упадет на пол, это не означает, что вполне вероятно, что осколки «часто» соберутся сами собой и создадут идеально неразбитое стекло. Противоположный процесс подавляется по отношению к первому опыт ( Δ С ) , экспонента разницы энтропии между начальным и конечным состоянием.

Но даже для микроскопических процессов релевантные «вероятности» процесса имеют — помимо общих | М | 2 , квадрат лоренц-инвариантной амплитуды, множество кинематических факторов, а именно 1 / 2 Е как от начальных, так и от конечных частиц (что симметрично относительно обращения времени); и интегрирование по г 3 п конечных частиц (не начальных, что является асимметричным с обращением времени). Таким образом, ожидать, что вероятности обращенных во времени эволюций «равны», является тривиальной логической ошибкой. Они не равны - это не то, что означают T-инвариантность или CPT-инвариантность.

Насколько я понимаю, подземные детекторы WIMP ищут события рассеяния, а не создание заряженных SUSY. В любом случае, благодарю Вас! Именно такие плакаты, как вы, действительно делают этот сайт замечательным, поскольку они тратят время не только на указание на ошибку, но и на объяснение, почему это ошибка и как ее исправить, ответ становится очень полезным. Очень признателен!