R-paritate

Paritatea R este un concept de fizică a particulelor și fizică teoretică . În extensia supersimetrică a modelului standard , numărul barionului și numărul leptonului nu mai sunt conservate de toate cuplajele într-o teorie renormalizabilă. Deoarece conservarea numărului de barion și a numărului de lepton au fost testate cu o precizie extremă, aceste cuplaje trebuie să fie foarte mici pentru a nu intra în conflict cu datele experimentale. R-paritatea este o simetrie de grup $Z_{2}$ ${\ displaystyle Z_ {2}}$ $Z_2$ acționând în modelul standard supersimetric minim (MSSM) și această paritate poate fi definită ca:

$R=(-1)^{2j+3B+L}$ ${\ displaystyle R = (- 1) ^ {2j + 3B + L}}$ ${\ displaystyle R = (- 1) ^ {2j + 3B + L}}$ .

unde: j este rotirea , B este numărul barionului și L numărul lepton . Fiecare particulă a modelului standard are paritate R egală cu +1, în timp ce paritatea R a partenerului supersimetric are paritate R -1 ^[1] .

BL

În fizica energiilor mari, BL (pronunțat „Bi less elle”) este diferența dintre numărul barion și numărul lepton . Acest număr cuantic este responsabil pentru o simetrie globală a grupului U (1) în unele modele ale teoriilor întregului . Spre deosebire de numărul barionic singur sau de numărul lepton , această simetrie ipotetică nu este întreruptă de nicio anomalie chirală sau anomalie gravitațională , prin urmare această simetrie este globală și acest lucru justifică de ce această simetrie este adesea invocată. Dacă există o simetrie BL, aceasta trebuie ruptă spontan pentru a da o masă diferită de neutrini dacă se presupune validitatea mecanismului oscilant.

Anomaliile care întrerup conservarea numărului de barion și conservarea numărului de lepton sunt șterse automat, astfel încât BL să fie păstrat. Un exemplu este dezintegrarea protonului în care un proton (B = 1, L = 0) se descompune într-un pion (B = 0, L = 0) și un pozitron (B = 0, L = - 1).

Decăderea protonului

Decăderea protonului, observată până acum niciodată, încalcă conservarea numărului barionului

În unele extensii ale modelului standard , păstrarea numărului de barion nu este necesară. Eliminarea acestei legi de conservare unul dintre posibilele efecte ar fi decăderea protonului în particule mai ușoare într-un proces care, prin urmare, este favorizat din punct de vedere energetic ^[2] :

$p\rightarrow \pi ^{0}+e^{+}$ ${\ displaystyle p \ rightarrow \ pi ^ {0} + e ^ {+}}$ ${\ displaystyle p \ rightarrow \ pi ^ {0} + e ^ {+}}$

Observarea acestei descompuneri, chiar dacă este permisă, prezintă totuși alte dificultăți: estimările duratei medii de viață a protonului asigură, ca rezultat, o limită minimă de 10 ^{33 de} ani ^[3] . Astfel, un astfel de fenomen ar putea fi observat într-un an dacă s-ar observa o probă compusă din aproximativ 10 ^{33 de} protoni.

Supersimetrie

În fizica particulelor , de fapt, în raport cu o transformare de supersimetrie , fiecare fermion are un superpartener bosonic și fiecare boson are un superpartener fermionic. Cuplurile au fost botezate parteneri supersimetrici, iar noile particule sunt numite spartner , superpartner sau sparticle ^[4] . Mai exact, superpartenerul unei particule care se rotește $s$ ${\ displaystyle s}$ $s$ are rotire

s-{\frac {1}{2}}

{\ displaystyle s - {\ frac {1} {2}}}

s - {\ frac {1} {2}}

.

Niciunul dintre ei nu a fost identificat până acum experimental, dar se speră că Marele Colizor de Hadroni de la CERN din Geneva va putea îndeplini această sarcină începând cu 2010 , după ce a fost repus în funcțiune în noiembrie 2009 ^[5] . De fapt, pentru moment există doar dovezi indirecte ale existenței supersimetriei . Deoarece superpartenerii particulelor modelului standard nu au fost încă observate, supersimetria, dacă există, trebuie să fie neapărat o simetrie ruptă, astfel încât să permită superpartenerilor să fie mai grei decât particulele corespunzătoare prezente în modelul standard.

Sarcina asociată (adică generatorul) unei transformări de supersimetrie se numește suprasarcină .

Teoria explică unele probleme nerezolvate care afectează modelul standard, dar, din păcate, le introduce pe altele. A fost dezvoltat în anii 1970 de echipa de cercetători a lui Jonathan I. Segal la MIT ; simultan Daniel Laufferty de la „Universitatea Tufts” și fizicienii teoretici sovietici Izrail 'Moiseevič Gel'fand și Likhtman au teoretizat independent supersimetria ^[6] . Deși născută în contextul teoriilor de șiruri , structura matematică a supersimetriei a fost ulterior aplicată cu succes în alte domenii ale fizicii, de la mecanica cuantică la statistica clasică și este considerată o parte fundamentală a numeroaselor teorii fizice.

În teoria corzilor, supersimetria are consecința că modurile de vibrație ale corzilor care dau naștere fermionilor și bosonilor apar neapărat în perechi.

Superspațiu

Conceptul de „ superspațiu ” a avut două semnificații în fizică. Cuvântul a fost folosit pentru prima dată de John Archibald Wheeler pentru a descrie configurația spațială a relativității generale , de exemplu, această utilizare poate fi văzută în celebrul său manual din 1973 Gravitation ^[7] .

A doua semnificație se referă la coordonatele spațiale referitoare la o teorie a supersimetriei ^[8] . În această formulare, împreună cu dimensiunile obișnuite ale spațiului x, y, z, ...., (ale spațiului Minkowski ) există și dimensiunile „anti-navetă” ale căror coordonate sunt etichetate cu numere Grassmann ; adică, împreună cu dimensiunile spațiului Minkowski care corespund gradelor bosonice de libertate, există dimensiunile anticomutante raportate la gradele fermionice de libertate ^[9] .

Supercamp

În fizica teoretică , un super câmp este un tensor care depinde de coordonatele supraespaiului ^[6] .

În fizica teoretică , teoriile supersimetrice sunt adesea analizate, supercâmpurile jucând un rol foarte important. În patru dimensiuni, cel mai simplu exemplu (adică cu o valoare minimă de supersimetrie N = 1) a unui super câmp poate fi scris folosind un superspațiu cu patru dimensiuni suplimentare de coordonate fermionice, $\theta ^{1},\theta ^{2},{\bar {\theta }}^{1},{\bar {\theta }}^{2}$ ${\ displaystyle \ theta ^ {1}, \ theta ^ {2}, {\ bar {\ theta}} ^ {1}, {\ bar {\ theta}} ^ {2}}$ $\ theta ^ {1}, \ theta ^ {2}, {\ bar \ theta} ^ {1}, {\ bar \ theta} ^ {2}$ , care se transformă ca spinorii și spinorii conjugați.

Supercâmpurile au fost introduse de Abdus Salam și JA Strathdee în lucrarea lor din 1974 despre „transformările supergauge” ^[10] .

Teoria ecartamentului supersimetric

În fizica teoretică , sunt adesea analizate teoriile de supersimetrie care au în ele și simetrii de gabarit . Prin urmare, este important să se găsească o generalizare a teoriilor gabaritului, inclusiv supersimetria ^[6] .

În patru dimensiuni, „supersimetrie minimă” (adică cu N = 1) poate fi scrisă folosind conceptul de superspațiu . Superspațiul conține coordonatele obișnuite ale spațiului Minkowski (coordonatele bosonice), $x^{\mu }$ ${\ displaystyle x ^ {\ mu}}$ $x ^ {{\ mu}}$ cu $\mu =0,\ldots ,3$ ${\ displaystyle \ mu = 0, \ ldots, 3}$ $\ mu = 0, \ ldots, 3$ , și cele patru coordonate extra fermionice, $\theta ^{1},\theta ^{2},{\bar {\theta }}^{1},{\bar {\theta }}^{2}$ ${\ displaystyle \ theta ^ {1}, \ theta ^ {2}, {\ bar {\ theta}} ^ {1}, {\ bar {\ theta}} ^ {2}}$ $\ theta ^ {1}, \ theta ^ {2}, {\ bar \ theta} ^ {1}, {\ bar \ theta} ^ {2}$ , care se transformă ca componente ale unui spinor al lui (Weyl) și al spinorului său conjugat.

Există câteva tipuri speciale de super-câmpuri:

așa-numitul super câmp chiral , care depinde doar de variabile $\theta$ ${\ displaystyle \ theta}$ $\ theta$ , dar nu prin conjugatele lor (mai exact, ${\overline {D}}f=0$ ${\ displaystyle {\ overline {D}} f = 0}$ $\ overline {D} f = 0$ );

supercâmpul vector care depinde de toate coordonatele. Descrie un câmp de ecartament și superpartenerul său, adică câmpul asociat cu fermionul Weyl, care se supune unei ecuații Dirac . Acest supercamp vector este alcătuit din mai multe componente:

{\begin{matrix}V&=&C+i\theta \chi -i{\overline {\theta }}{\overline {\chi }}+{\frac {i}{2}}\theta ^{2}(M+iN)-{\frac {i}{2}}{\overline {\theta ^{2}}}(M-iN)-\theta \sigma ^{\mu }{\overline {\theta }}v_{\mu }\\&&+i\theta ^{2}{\overline {\theta }}\left({\overline {\lambda }}+{\frac {1}{2}}{\overline {\sigma }}^{\mu }\partial _{\mu }\chi \right)-i{\overline {\theta }}^{2}\theta \left(\lambda +{\frac {i}{2}}\sigma ^{\mu }\partial _{\mu }{\overline {\chi }}\right)+{\frac {1}{2}}\theta ^{2}{\overline {\theta }}^{2}\left(D+{\frac {1}{2}}\Box C\right)\end{matrix}}

{\ displaystyle {\ begin {matrix} V & = & C + i \ theta \ chi -i {\ overline {\ theta}} {\ overline {\ chi}} + {\ frac {i} {2}} \ theta ^ {2} (M + iN) - {\ frac {i} {2}} {\ overline {\ theta ^ {2}}} (M-iN) - \ theta \ sigma ^ {\ mu} {\ overline {\ theta}} v _ {\ mu} \\ && + i \ theta ^ {2} {\ overline {\ theta}} \ left ({\ overline {\ lambda}} + {\ frac {1} { 2}} {\ overline {\ sigma}} ^ {\ mu} \ partial _ {\ mu} \ chi \ right) -i {\ overline {\ theta}} ^ {2} \ theta \ left (\ lambda + {\ frac {i} {2}} \ sigma ^ {\ mu} \ partial _ {\ mu} {\ overline {\ chi}} \ right) + {\ frac {1} {2}} \ theta ^ { 2} {\ overline {\ theta}} ^ {2} \ left (D + {\ frac {1} {2}} \ Box C \ right) \ end {matrix}}}

{\ displaystyle {\ begin {matrix} V & = & C + i \ theta \ chi -i {\ overline {\ theta}} {\ overline {\ chi}} + {\ frac {i} {2}} \ theta ^ {2} (M + iN) - {\ frac {i} {2}} {\ overline {\ theta ^ {2}}} (M-iN) - \ theta \ sigma ^ {\ mu} {\ overline {\ theta}} v _ {\ mu} \\ && + i \ theta ^ {2} {\ overline {\ theta}} \ left ({\ overline {\ lambda}} + {\ frac {1} { 2}} {\ overline {\ sigma}} ^ {\ mu} \ partial _ {\ mu} \ chi \ right) -i {\ overline {\ theta}} ^ {2} \ theta \ left (\ lambda + {\ frac {i} {2}} \ sigma ^ {\ mu} \ partial _ {\ mu} {\ overline {\ chi}} \ right) + {\ frac {1} {2}} \ theta ^ { 2} {\ overline {\ theta}} ^ {2} \ left (D + {\ frac {1} {2}} \ Box C \ right) \ end {matrix}}}

.

unde este $V.$ ${\ displaystyle V}$ $V.$ este supercâmpul vector și este real ( ${\overline {V}}=V$ ${\ displaystyle {\ overline {V}} = V}$ $\ overline {V} = V$ ). Câmpurile din partea dreaptă a ecuației sunt câmpurile care o compun.

Notă

^ R-parity Violating Supersymmetry de R.Barbier, C.Berat, M.Besancon, M.Chemtob, A.Deandrea, E.Dudas, P.Fayet, S.Lavignac, G.Moreau, E.Perez și Y. Sirois.
^ În natură, particulele tind întotdeauna să se descompună în stări de energie inferioară.
^ Printre altele Yoichiro Suzuki, Multi-Megaton Water Cherenkov Detector for a Proton Decay Search - TITAND , în cadrul atelierului internațional despre oscilații de neutrini și originile lor, decembrie 2000, Tokyo , decembrie 2000. Accesat la 25 februarie 2008 .
^ A Supersymmetry Primer , S. Martin, 1999
^ ( EN , FR ) LHC a revenit , pe public.web.cern.ch . Adus la 12 aprilie 2010 (arhivat din original la 19 aprilie 2010) .
^ ^a ^b ^c Weinberg Steven, The Quantum Theory of Fields, Volumul 3: Supersimetrie , Cambridge University Press, Cambridge (1999). ISBN 0-521-66000-9 .
^ Kip S. Thorne, Charles W. Misner, John A. Wheeler, Gravitation , San Francisco, WH Freeman, 1973. ISBN 0-7167-0344-0
^ Gordon Kane, The Dawn of Physics Beyond the Standard Model , Scientific American , iunie 2003, pagina 60 și Frontierele fizicii , ediție specială, Vol 15, # 3, pagina 8 "Dovezi indirecte pentru supersimetrie provin din extrapolarea interacțiunilor la energii mari. "
^(RO) Introducere în Supersimetrie , Adel Bilal 2001.
^ (EN) Supergauge Transformations , pe slac.stanford.edu. Adus la 14 iulie 2020 (Arhivat din original la 5 august 2012) .

Bibliografie

Junker G. Metode supersimetrice în fizica cuantică și statistică , Springer-Verlag (1996).
Kane GL, Shifman M., The Supersymmetric World: The Beginnings of the Theory World Scientific, Singapore (2000). ISBN 981-02-4522-X .
Weinberg Steven, The Quantum Theory of Fields, Volumul 3: Supersimetrie , Cambridge University Press, Cambridge (1999). ISBN 0-521-66000-9 .
Wess, Julius și Jonathan Bagger, Supersimetrie și supergravitate , Princeton University Press, Princeton, (1992). ISBN 0-691-02530-4 .
Bennett GW și colab ; Muon (g - 2) Colaborare, măsurarea momentului magnetic anomal al muonului negativ la 0,7 ppm , în Physical Review Letters , vol. 92, nr. 16, 2004, p. 161802, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.92.161802 , PMID 15169217 .
(EN) F. Cooper, A. Khare, U. Sukhatme. Supersimetrie în mecanica cuantică , fiz. Rep. 251 (1995) 267-85 (arXiv: hep-th / 9405029).
( EN ) DV Volkov, VP Akulov, Pisma Zh.Eksp.Teor.Fiz. 16 (1972) 621; Fizic. Lett. B46 (1973) 109.
( EN ) VP Akulov, DV Volkov, Teor.Mat.Fiz. 18 (1974) 39.
K. Hagiwara și colab., "Particle Data Group cele mai bune estimări actuale ale duratei de viață a protonilor" , Phys. Rev. D 66, 010001 (2002) ISBN 978-0-684-86576-8
Adams, Fred și Laughlin, Greg The Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity ISBN 0-684-86576-9
Krauss, Lawrence M. Atom: O Odiseea de la Big Bang la Viața pe Pământ ISBN 0-316-49946-3

Elemente conexe

Unele superparticule

linkuri externe

( EN ) R-parity Violating Supersymmetry de R.Barbier, C.Berat, M.Besancon, M.Chemtob, A.Deandrea, E.Dudas, P.Fayet, S.Lavignac, G.Moreau, E.Perez și Y.Sirois.
( EN ) R-parity Violating pe arxiv.org , pe xstructure.inr.ac.ru .
( EN ) A Supersymmetry Primer , S. Martin, 1999.
( EN ) Introducere în supersimetrie , Joseph D. Lykken, 1996.
( EN ) An Introduction to Supersymmetry , Manuel Drees, 1996.
( EN ) Introducere în supersimetrie , Adel Bilal, 2001.
( EN ) An Introduction to Global Supersymmetry , Philip Arygres, 2001.
( EN ) Supersymmetry la scară slabă Arhivat 4 decembrie 2012 în Archive.is ., Howard Baer și Xerxes Tata, 2006.
(EN) Laboratorul Național Brookhaven (8 ianuarie 2004). Noua măsurare g - 2 se abate în continuare de modelul standard
( EN ) Laboratorul Național de Accelerare Fermi (25 septembrie 2006). Oamenii de știință CDF ai Fermilab au descoperit comportamentul de schimbare rapidă a mezonului B-sub-s .
Știința pentru toți: unde fizica poate fi simplă și distractivă! , pe Scienzapertutti.lnf.infn.it .
Model standard: tot ce știu fizicienii despre particulele elementare ^{[ link rupt ]} , pe Scienzepertutti.lnf.infn.it .
( EN ) Povestea New Scientist: Modelul standard poate fi găsit incomplet , pe newscientist.com .
( EN ) Universul este un loc ciudat , o prelegere de Frank Wilczek , pe arXiv.org .
( EN ) Observarea Top Quark la Fermilab , la www-cdf.fnal.gov .
( EN )Grup de date despre particule , pe pdg.lbl.gov .

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica

[1] R-parity Violating Supersymmetry de R.Barbier, C.Berat, M.Besancon, M.Chemtob, A.Deandrea, E.Dudas, P.Fayet, S.Lavignac, G.Moreau, E.Perez și Y. Sirois.

[2] În natură, particulele tind întotdeauna să se descompună în stări de energie inferioară.

[3] Printre altele Yoichiro Suzuki, Multi-Megaton Water Cherenkov Detector for a Proton Decay Search - TITAND , în cadrul atelierului internațional despre oscilații de neutrini și originile lor, decembrie 2000, Tokyo , decembrie 2000. Accesat la 25 februarie 2008 .

[4] A Supersymmetry Primer , S. Martin, 1999

[5] ( EN , FR ) LHC a revenit , pe public.web.cern.ch . Adus la 12 aprilie 2010 (arhivat din original la 19 aprilie 2010) .

[Weinberg-6] Weinberg Steven, The Quantum Theory of Fields, Volumul 3: Supersimetrie , Cambridge University Press, Cambridge (1999). ISBN 0-521-66000-9 .

[7] Kip S. Thorne, Charles W. Misner, John A. Wheeler, Gravitation , San Francisco, WH Freeman, 1973. ISBN 0-7167-0344-0

[GKane-8] Gordon Kane, The Dawn of Physics Beyond the Standard Model , Scientific American , iunie 2003, pagina 60 și Frontierele fizicii , ediție specială, Vol 15, # 3, pagina 8 "Dovezi indirecte pentru supersimetrie provin din extrapolarea interacțiunilor la energii mari. "

[9] (RO) Introducere în Supersimetrie , Adel Bilal 2001.

[10] (EN) Supergauge Transformations , pe slac.stanford.edu. Adus la 14 iulie 2020 (Arhivat din original la 5 august 2012) .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]