Quelltext der Seite Leichtestes supersymmetrisches Teilchen

Das '''leichteste supersymmetrische Teilchen''' (engl. ''lightest supersymmetric particle'', abgekürzt ''LSP'') ist das [[hypothese|hypothetische]] leichteste [[Elementarteilchen]] in der [[Supersymmetrie]].

== Eigenschaften ==
Das LSP besitzt die für supersymmetrische Teilchen charakteristische [[R-Parität]] <math>P_R = -1</math>. In Modelltheorien, in denen die R-Parität bei Wechselwirkungsprozessen erhalten bleibt, hat es daher folgende Eigenschaften:
* Dieses Teilchen muss absolut stabil sein. Der Grund ist, dass es kein leichteres supersymmetrisches Teilchen gibt, in das es zerfallen könnte, und wegen der R-Paritätserhaltung ein [[Radioaktivität|Zerfall]] nur in gewöhnliche Materie (mit R-Parität +1) ausgeschlossen ist.
* Jedes andere supersymmetrische Teilchen muss früher oder später in eine ungerade Anzahl von LSP zerfallen,
* In [[Teilchenbeschleuniger]]n wird man (wenn überhaupt) nur eine gerade Anzahl erzeugen können.

== WIMP-Kandidat ==
Das LSP ist ein viel diskutierter Kandidat für ein die [[Dunkle Materie]] bildendes [[WIMP]] (schwach wechselwirkendes massives Teilchen).

Es gilt als unwahrscheinlich, dass das LSP an der [[elektromagnetische Wechselwirkung|elektromagnetischen]] oder der [[starke Wechselwirkung|starken Wechselwirkung]] (als Träger von [[Farbladung]]) teilnimmt. Ansonsten wäre es während der Materie-Entstehung im frühen Universum mit der gewöhnlichen Materie [[kondensation|kondensiert]] und wegen seiner großen Masse schon entdeckt worden.

Beispielsweise existieren enge experimentelle Grenzen für die Häufigkeit schwerer [[Isotop]]e. Norman und Koautoren (1987)<ref>Eric Norman, Stuart Gazes, Dianne Bennett ''Searches for supermassive <math>X^{-}</math>-particles in iron'', Physical Review Letters, Bd.58, 1987, S.1403-1407, [http://prola.aps.org/abstract/PRL/v58/i14/p1403_1 Abstract].</ref> geben eine obere Grenze der Häufigkeit solcher negativ geladener „superschwerer“ Isotope von 1,2&nbsp;·&nbsp;10<sup>−12</sup> pro [[Nukleon]]. an. Für die [[relative Häufigkeit]] der LSPs im Vergleich zur Häufigkeit des [[Proton]]s ergibt sich nach Ellis und Flores (1988) für den Massenbereich der LSPs von 1 bis 10<sup>7</sup>&nbsp;GeV/c² ein oberer Grenzwert von 10<sup>−15</sup> bis 10<sup>−30</sup>.<ref>[[John Ellis (Physiker)|John Ellis]], R. Flores ''Realistic predictions for the detection of supersymmetric dark matter'', Nuclear Physics B 307, 1988, S. 883–908.</ref> Bei Teilnahme an der starken Wechselwirkung würde man aber Werte von 10<sup>−10</sup> und bei Teilnahme an der elektromagnetischen Wechselwirkung von 10<sup>−6</sup> erwarten.

Als WIMP-Kandidaten bleiben die folgenden hypothetischen supersymmetrischen Teilchen:

=== Sneutrino ===
Das Sneutrino des gewöhnlichen [[Minimales supersymmetrisches Standardmodell|MSSM]] ist der [[Superpartner]] des (normalen, [[linkshändiges Teilchen|linkshändigen]]) [[Neutrino]]s. Es scheidet nach bisherigen Experimenten aus ([[Z-Boson]]-[[Zerfallsbreite]] am [[Large Electron-Positron Collider|LEP]]).<ref>Ebenso im „constrained“ MSSM, [http://de.arxiv.org/abs/hep-ph/9910326 Thomas Hebbeker ''Can the S-Neutrino be the lightest supersymmetric Particle?'', Physics Letters B 470, 1999].</ref>

In Form des ''sterilen Sneutrinos'' (Superpartner des [[Steriles Neutrino|sterilen oder rechtshändigen Neutrino]]s) wird es in einigen erweiterten Modellen aber noch als Möglichkeit diskutiert.

=== Gravitino und NSP ===
[[Gravitino]]s als LSP führen zu [[kosmologie|kosmologischen]] Problemen: ihre Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie ist zu schwach, um für die beobachtete, im frühen Universum [[thermisch]] erzeugte Dunkle Materie in Frage zu kommen.

Es wäre aber möglich, dass Gravitinos das letzte [[Zerfallsprodukt]] von damals erzeugten anderen supersymmetrischen Teilchen sind. Die Suche würde dann diesen ebenfalls hypothetischen NSPs bzw. NLSPs (''next to lightest supersymmetric particles'', zweit-leichteste supersymmetrische Teilchen) gelten.<ref>[http://arxiv.org/pdf/hep-ph/0403203 W. Buchmuller, K. Hamaguchi, M. Ratz, T. Yanagida: Gravitino and Goldstino at Colliders (2004)].</ref>

=== Neutralino ===
Als favorisierter Kandidat gilt zurzeit das leichteste [[Neutralino]] <math>\tilde N_1</math> (auch als <math>\tilde \chi_1^0</math> bezeichnet), also eine Mischung aus verschiedenen Superpartnern neutraler [[Eichboson]]en (also [[Gaugino]]s, genauer Bino und Wino<sup>0</sup>) und Superpartnern ebenfalls neutraler [[Higgsboson]]en (also [[Higgsino]]s). Die [[Particle Data Group]] gab 2006 als experimentelle untere Grenze für die Neutralinomasse 46&nbsp;[[GeV]]/c² an;<ref>[http://www.iop.org/EJ/article/0954-3899/33/1/001/g_33_1_001.html PDG, siehe pdf-Datei Searches (Supersymmetry, Compositeness)], die [http://lepsusy.web.cern.ch/lepsusy/Welcome.html Joint LEP2 Supersymmetry Working Group, Aleph, Delphi, L3 and Opal Experiments] gibt 47&nbsp;GeV/c² an</ref> zum Vergleich: die Masse des Protons beträgt 0,94&nbsp;GeV/c².

== Literatur ==
* [[Hans Klapdor-Kleingrothaus]], Kai Zuber: ''Teilchenastrophysik.'' Teubner Verlag, 1997, S. 100.
* Klapdor-Kleingrothaus, Staudt: ''Teilchenphysik ohne Beschleuniger.'' Teubner Verlag, 1995, S. 437.

== Anmerkungen und Quellen ==
<references />

[[Kategorie:Supersymmetrisches Elementarteilchen]]