79.237.141.38 am 17. Juli 2023 um 17:34 Uhr

2023-07-17T17:34:02Z

Neue Seite

'''Neutralinos''' sind [[Hypothese|hypothetische]] [[Elementarteilchen]], die in [[Supersymmetrie|supersymmetrischen]] Theorien der [[Elementarteilchenphysik]] auftreten.

Diese Theorien zeichnen sich dadurch aus, dass jedem [[Quantenfeldtheorie|(Quanten-)Feld]] ein [[Superpartner|Partnerfeld]] zugeordnet wird, das sich im [[Spin]] vom Original um den [[Betragsfunktion|Betrag]] 1/2 unterscheidet. Da die Ausgangsfelder hier [[Boson]]en sind (ganzzahliger Spin), müssen die Neutralinos selbst somit [[Fermion]]en sein (halbzahliger Spin). Insbesondere sind Neutralinos [[Majorana-Fermion]]en, d. h., sie unterscheiden sich nicht von ihren [[Antiteilchen]]. Die Neutralinos dürfen nicht mit den [[Neutrino]]s verwechselt werden, welche ebenfalls Fermionen ohne [[elektrische Ladung]] sind.

== Vier Neutralinos im MSSM ==
Im [[Minimales supersymmetrisches Standardmodell|minimalen supersymmetrischen Standardmodell]] (MSSM) sind Neutralinos [[Überlagerungsprinzip|Überlagerungs]][[Zustand (Quantenmechanik)|zustände]] (Mischungen, [[Linearkombination]]en) aus Superpartnern sowohl elektrisch als auch [[Farbladung|farbneutraler]] [[Eichboson|Eich]]-<ref>Es tragen nur die neutralen Eichfelder der [[Elektroschwache Wechselwirkung|elektroschwachen Wechselwirkung]] bei.</ref> und [[Higgs-Boson|Higgsfelder]]. Bei ersteren handelt es sich um die [[Gaugino]]s <math>\tilde W^0</math> (Wino, Partner des [[Weinbergwinkel #Ursprung|W0]]) und <math>\tilde B^0</math> (Bino, Partner des [[Weinbergwinkel #Ursprung|B0]]), bei letzteren um die [[Higgsino]]s <math>\tilde H^0_a</math> und <math>\tilde H^0_b</math> (Partner der [[Higgs-Boson]]en <math>H^0_a</math> und <math>H^0_b</math>).

Eine direkte Identifikation eines Neutralinos mit einem Partnerfeld eines Eich- oder Higgsfelds ist im Allgemeinen nicht möglich, da diese meist keine definierte Masse haben. Üblicherweise werden die in einem Modell vorhandenen Neutralinos aufsteigend nach ihrer Masse benannt. Im MSSM sind dies Neutralino 1 bis 4, abgekürzt mit <math>\tilde \chi_1^0 \dots \tilde \chi_4^0</math> (manchmal auch <math>\tilde N_1^0 \dots \tilde N_4^0</math>).

== Alternative Zusammensetzung ==

Die postulierten Neutralinos können auch als Superposition der ungeladenen [[Konstrukt]]e ''Photino'' <math>\tilde \gamma</math> und ''[[Zino]]'' <math>\tilde Z^0</math> (anstelle von Wino <math>\tilde W^0</math> und Bino <math>\tilde B^0</math>) mit den ungeladenen Higgsinos ausgedrückt werden.

''[[Photino]]'' <math>\tilde \gamma</math> und ''Zino'' <math>\tilde Z^0</math> sind nämlich selbst bereits Linearkombinationen von <math>\tilde W^0</math> und <math>\tilde B^0</math>, in derselben Weise wie nach dem [[Standardmodell]] [[Photon]] <math>\gamma</math> und [[Z-Boson|Z0-Boson]], die elektrisch neutralen [[Eichboson]]en der [[Elektroschwache Wechselwirkung|elektroschwachen Wechselwirkung]], aus den neutralen Eichfeldern W0 und B0 hervorgehen:

:<math>{\Psi_{\gamma} \choose \Psi_{Z^0}} = \begin{pmatrix} \cos \theta_W & \sin \theta_W \\ -\sin \theta_W & \cos \theta_W \end{pmatrix} {\Psi_{B^0} \choose \Psi_{W^0}}</math>
<math>\Rightarrow {\Psi_{\tilde \gamma} \choose \Psi_{\tilde Z^0}} = \begin{pmatrix} \cos \theta_W & \sin \theta_W \\ -\sin \theta_W & \cos \theta_W \end{pmatrix} {\Psi_{\tilde B^0} \choose \Psi_{\tilde W^0}}.</math>

Dabei ist <math>\theta_W</math> der [[Weinbergwinkel]] und <math>\Psi</math> die [[Wellenfunktion]].

Wegen der noch unberücksichtigten Mischung der Felder <math>\tilde \gamma</math> und <math>\tilde Z^0</math> mit den ungeladenen Higgsinos sind Photino und Zino im Allgemeinen keine Kandidaten für beobachtbare Teilchen.

=== Szenarien für die beiden leichten Neutralinos ===
Moortgat-Pick und Fraas<ref>{{Literatur |Autor=G. Moortgat-Pick & H. Fraas (beide Univ. Würzburg) |Titel=Angular and Energy Distribution in Neutralino Production and Decay With Complete Spin Correlations |Sammelwerk=Acta Physica Polonia B |Band=28, Nr. 11 |Datum=1997 |Seiten=2395–2400 |arXiv=hep-ph/9712354}}</ref>
haben für die beiden leichteren Neutralinos <math>\tilde N^0_1</math> und <math>\tilde N^0_2</math> drei verschiedene Szenarien untersucht. Dabei unterscheiden sich jeweils die Stärken der Anteile Photino <math>\tilde \gamma</math>, Zino <math>\tilde Z^0</math> und Higgsinos <math>\tilde H^0_a </math> und <math>\tilde H^0_b </math> an der Mischung, wodurch unterschiedliche Identifizierungen der beiden Neutralinos mit einzelnen Anteilen nahegelegt oder auch unmöglich gemacht werden:

{| class="wikitable" cellpadding="2" cellspacing="1" style="border: 2px solid gray; border-collapse: collapse; text-align: center;"
|-
! Neutralino
!! colspan="4" | <math>\tilde N^0_1 </math>
!! colspan="4" | <math>\tilde N^0_2 </math>
|- class="hintergrundfarbe8"
| '''Mischungs- anteil'''
| <math>\tilde \gamma</math>
| <math>\tilde Z^0 </math>
| <math>\tilde H^0_a </math>
| <math>\tilde H^0_b </math>
| <math>\tilde \gamma</math>
| <math>\tilde Z^0 </math>
| <math>\tilde H^0_a </math>
| <math>\tilde H^0_b </math>
|-
| class="hintergrundfarbe5" | '''Szenario A'''
| '''+0,94'''
| −0,32
| −0,08
| −0,07
| +0,34
| '''−0,90'''
| −0,16
| −0,23
|-
| class="hintergrundfarbe5" | '''Szenario B'''
| '''+0,67'''
| '''−0,63'''
| −0,13
| −0,09
| '''+0,65'''
| '''-0,75'''
| −0,18
| −0,10
|-
| class="hintergrundfarbe5" | '''Szenario C'''
| +0,10
| −0,17
| −0,19
| '''−0,96'''
| +0,06
| −0,31
| '''−0,92'''
| −0,24
|}

:(A) Beim leichtesten Neutralino <math>\tilde N^0_1</math> überwiegt die Photino-Komponente und beim zweitleichtesten <math>\tilde N^0_2</math> die Zino-Komponente, die Higgsinos spielen jeweils nur eine geringe Rolle. In diesem Fall könnte man also die beiden leichtesten Neutralinos mit dem Photino und dem Zino (ungefähr) gleichsetzen.

:(B) <math>\tilde N^0_1</math> und <math>\tilde N^0_2</math> sind beide etwa zu gleichen Teilen aus Photino- und Zino-Komponente zusammengesetzt, die Higgsinos spielen ebenfalls nur eine untergeordnete Rolle. Eine Zuordnung ist nicht möglich, allerdings bleiben die elektroschwachen Gauginos (weitgehend) unter sich.

:(C) Bei den beiden leichten Neutralinos <math>\tilde N^0_1</math> und <math>\tilde N^0_2</math> gibt es jeweils nur geringe Anteile von Photino und Zino, dafür aber starke Komponenten der Higgsinos <math>\tilde H^0_a</math> bzw. <math>\tilde H^0_b</math>. Dies legt eine entsprechende Gleichsetzung der beiden leichten Neutralinos mit den neutralen Higgsinos nahe.

== Leichtestes Neutralino als WIMP-Kandidat ==
Von besonderer Bedeutung ist das leichteste Neutralino. In vielen Modellen ist es stabil, hat eine Masse von einigen hundert [[GeV]]/c² (Protonmasse zum Vergleich: 0,94 GeV/c²) und aufgrund seiner fehlenden elektrischen Ladung eine geringe [[Fundamentale Wechselwirkung|Wechselwirkung]] mit Licht. Daher wäre es als [[leichtestes supersymmetrisches Teilchen]] (LSP) ein vielversprechender Kandidat für [[Dunkle Materie]], ein sogenanntes [[WIMP]]. Die [[Particle Data Group]] gab 2006 als experimentelle untere Grenze für die Neutralinomasse 46 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 GeV/c² an.</ref>

== Siehe auch ==
* [[Chargino]]: Mischungen der geladenen [[Gaugino|Winos]] <math>\tilde W^1</math> und <math>\tilde W^2</math> bzw. <math>\tilde W^+</math> und <math>\tilde W^-</math> (Partner der elektrisch geladenen [[W-Boson]]en) und der geladenen Higgsinos <math> \tilde H^+ </math> und <math> \tilde H^- </math>

== Fußnoten und Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Supersymmetrisches Elementarteilchen]]
[[Kategorie:Fermion]]

Neutralino - Versionsgeschichte

79.237.141.38 am 17. Juli 2023 um 17:34 Uhr