İçeriğe atla

Gravitino

F. Takayama and M. Yamaguchi, Phys. Lett. B 485 (2000)Genel görelilik ve Süpersimetri teorilerinin birleştirilmesi ile süper kütleçekimi oluşmuştur. Gravitino (G͂), graviton denilen varsayılmış parçacığın, süper simetrideki kalibretik Fermiyonudur. Bu parçacık, Kara madde için bir aday olarak önerilmiştir.

Eğer varsa, 3⁄2 spinli bir fermiyondur ve bu nedenle Rarita-Schwinger eşitliğine uyar. Gravitino alanı geleneksel olarak ψμα şeklinde yazılır ve μ = 0,1,2,3 dört vektör indeksi ve α = 1,2 spin indeksidir. μ = 0 için, bir tanesi negatif kural modeline uyar çünkü spinin her bir kütlesiz parçacığı 1 ya da 1'den fazladır. Bu modeller fiziki değildir ve tutarlı olmaları için δψμα = ∂μεα, εα(x) uzay zamanda bir spin fonksiyonudur, modelini iptal eden bir kalibre simetrisi var olmalıdır. Kalibretik simetri, yerel bir süper simetri çeşididir ve süper kütleçekimi teorisi ile sonuçlanır.

Bu nedenle gravitino,Fotonun Elektromanyetik etkileşimleri bağdaştırması gibi, süper kütleçekimsel etkileşimleri bağdaştıran bir fermiyondur ve Graviton büyük ihtimalle kütleçekimine de aracılık etmektedir. Süper simetri, süper kütleçekimi teorisine parçalanacağı zaman, süper simetrinin kırıldığı bir skala tarafından karar verilen bir kütleye gereksinim duyar. Bu kütle süper simetri kırılmasının çeşitli modellerine göre büyük değişiklikler gösterebilir. Fakat eğer süper simetri, Standart Model Hiyerarşi problemini çözerse, gravitino 1 TeV/c^2 den daha ağır olamaz.

Gravitino Kozmolojik Problemi

Eğer gravitino gerçekten TeV mertebesinde bir kütleye sahipse, bu Kozmolojinin standart modelinde bir probleme neden olur.

Bir seçenek gravitonun sabit olması. Eğer gravitino en hafif süper simetrik parçacıksa ve R-denkliği korunuyorsa (ya da kısmen korunuyorsa) mümkün olacaktır. Bu durumda gravitino Karanlık madde için bir adaydır. Böyle olunca da gravitonlar evrenin çok erken evrelerinde yaratılmış olacaktır. Fakat, gravitonların yoğunluğu hesaplanabiliyorsa, bu Karanlık maddenin yoğunluğundan daha fazla olduğu anlamına gelir.

Diğer seçenek ise gravitinonun sabit olmaması. Bu nedenle yukarıda bahsettiğimiz graviton bozulacak ve gözlemlenmiş kara maddenin yoğunluğuna bir katkıda bulunmayacak. Fakat, bozulma sadece kütleçekim etkileşimlerinde olacağı için, ömürleri çok uzun olabilir. Mpl2 ∕ m³ mertebesinde, doğal birimlerde, Mpl2 Planck kütlesi ve m de gravitinonun kütlesidir. Gravitino TeV mertebesinde 10^5s dir ve bu da Nükleosentez devrinden çok daha sonradır. En azından mümkün olan bir bozulma bir proton, yüklü bir lepton veya bir mezon içermek zorundadır. Bunların her biri çarptıkları anda bir çekirdeği yok edebilecek enerjidedir. Birisi, bu derece enerjili parçacıkların nükleosentez döneminde oluşan bütün çekirdeklerin bozulduğu dönemde oluşmuş olabileceğini gösterebilir fakat bu görülenle çelişkiye düşer. Ancak bu gibi durumlarda evren yalnızca Hidrojenden oluşmuş olur ve bu durumda Yıldız oluşumunu imkânsız kılar.

Kozmolojik gravitino problemi için mümkün olan bir çözüm ayrılmış süper simetri modelidir. Bu modelde gravitino TeV skalasından daha yüksektir fakat standart model parçacığındaki süper simetrik fermiyon eşleri bu skalada çoktan görülmüştür.

Diğer bir çözüm ise R-denkliği hafif oranda tahrip edilmiştir ve gravitino en hafif süper simetrik parçacıktır. Bu erken evrende, R-denkliği aracılığı ile neredeyse tüm süper simetri parçacıklarının standart model parçacıklarına bozulmasına neden olur.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

1.^T. Moroi, H. Murayama Cosmological constraints on the light stable gravitino 13 Haziran 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Phys.Lett.B303:289–294,1993

2.^ N. Okada, O. Seto A brane world cosmological solution to the gravitino problem Phys.Rev.D71:023517,2005

3.^A. de Gouvea, T. Moroi, H. Murayama Cosmology of Supersymmetric Models with Low-energy Gauge Mediation Phys.Rev.D56:1281–1299,1997

4.^ F. Takayama and M. Yamaguchi, Phys. Lett. B 485 (2000)

İlgili Araştırma Makaleleri

Parçacık fiziğinde, bozonlar Bose-Einstein yoğunlaşmasına uyan parçacıklardır; Satyendra Nath Bose ve Einstein'a atfen isimlendirilmişlerdir. Fermi-Dirac istatistiklerine uyan fermiyonların tersine, farklı bozonlar aynı kuantum konumunu işgal eder. Böylece, aynı enerjiye sahip bozonlar uzayda aynı mekânı işgal edebilirler. Bu nedenle her ne kadar parçacık fiziğinde her iki kavram arasındaki ayrım kesin belirgin değilse de, fermiyonlar genelde madde ile bileşikken, bozonlar sıklıkla güç taşıyıcı parçacıklardır.

Temel etkileşimler veya Temel kuvvetler, fiziksel sistemlerde daha temel etkileşimlere indirgenemeyen etkileşimlerdir. Bilinen dört temel etkileşim vardır. Bunlar uzun mesafelerde etkileri olabilen kütleçekimsel, elektromanyetik etkileşimler ve atomaltı mesafelerde etkili olan güçlü nükleer ve zayıf nükleer etkileşimlerdir. Her biri bir alan dinamiği olarak anlaşılmalıdır. Bu dört etkileşim de matematiksel açıdan bir alan olarak modellenebilir. Kütleçekim, Einstein'ın genel görelilik kuramı tarafından tanımlanan uzay-zamanın eğriliğe atfedilirken diğer üçü ayrı kuantum alanlar olarak nitelendirilir ve etkileşimlerine Parçacık fiziğinin Standart Modeli tarafından tanımlanan temel parçacıklar aracılık eder.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık fiziği</span>

Parçacık fiziği, maddeyi ve ışınımı oluşturan parçacıkların doğasını araştıran bir fizik dalıdır. Parçacık kelimesi birçok küçük nesneyi andırsa da, parçacık fiziği genellikle gözlemlenebilen, indirgenemez en küçük parçacıkları ve onların davranışlarını anlamak için gerekli temel etkileşimleri araştırır. Şu anki anlayışımıza göre bu temel parçacıklar, onların etkileşimlerini de açıklayan kuantum alanlarının uyarımlarıdırlar. Günümüzde, bu temel parçacıkları ve alanları dinamikleriyle birlikte açıklayan en etkin teori Standart Model olarak adlandırılmaktadır. Bu yüzden günümüz parçacık fiziği genellikle Standart Modeli ve onun olası uzantılarını inceler.

<span class="mw-page-title-main">Standart Model</span>

Standart Model, gözlemlenen maddeyi oluşturan, şimdiye dek bulunmuş temel parçacıkları ve bunların etkileşmesinde önemli olan üç temel kuvveti açıklayan kuramdır.

Süper simetri, parçacık fiziğinde uzay-zaman simetrisinin karşılığıdır. Bu iki temel parçacıktan oluşur.

Her şeyin kuramı (HŞK), bilinen tüm fizik fenomenlerini bağlayan, onları tümüyle açıklayan ve yürütülen herhangi bir deneyin sonucunu prensipte tahmin edebilen kuramsal fizikte farazi bir kuramdır. Kuram; kuvvetli etkileşim, elektromanyetik etkileşim, zayıf etkileşim ve kütleçekim etkileşimi olmak üzere dört temel etkileşimden hareket ederek bu etkileşimler için gerekli olan değiş tokuş bozonlarını da her bir etkileşim türü için farklı özellikleri ile söz konusu sınıflandırmaya dahil eden standart modelin aslında ortak bir çatı altında toplanabileceği fikrinden yola çıkmıştır. Elektromanyetik ve zayıf etkileşimin Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg tarafından kısmen birleştirilmesi bazı umutlar doğurduysa da, aradan geçen zamana rağmen deneyleri ve kuramları tatmin edecek nitelikte yeni birleştirimler henüz sağlanamamıştır.

Parçacık fiziğinde şu anda bilinen ve kuramsal olan temel parçacıkları ve bu parçacıklarla oluşturulabilen bileşik parçacıkları içeren listedir.

Kuantum kütleçekim kuramsal fiziğin bir dalı olup doğanın temel kuvvetlerinden üçünü tanımlayan kuantum mekaniği ile dördüncü temel kuvveti kütleçekimin kuramı olan genel göreliliğini birleştireceği düşünülen bir kuramdır.

<span class="mw-page-title-main">Temel parçacık</span> Başka parçacıklardan oluştuğu bilinmeyen parçacıklar.

Temel parçacıklar, bilinen hiçbir alt yapısı olmayan parçacıklardır. Bu parçacıklar evreni oluşturan maddelerin temel yapıtaşıdır. Standart Model'de kuarklar, leptonlar ve ayar bozonları temel taneciklerdir.

Üst kuark, parçacık fiziğinde Standart Model'de tanımlanan bir parçacık. +2/3 elektrik yüküne sahip üçüncü kuşak kuarktır. 171,2 GeV/c2 kütleye sahip temel parçacık.

<span class="mw-page-title-main">Yoichiro Nambu</span> Amerikalı teorik fizikçi (1921 – 2015)

Yoichiro Nambu Japonya doğumlu Amerikan fizikçidir. Chicago Üniversitesi Enrico Fermi Enstitüsü'nde ve Harry Pratt Judson fizik dalı üstün hizmet profesörüdür. Teorik fizik dalında atomaltı parçacıkları mekanizmasında kendiliğinden simetri kırılması keşfi üzerine 2008 Nobel Fizik Ödülünü kazanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Süperakışkanlık</span>

Süperakışkanlık maddenin sıfır akmazlığa sahip bir akışkan gibi davrandığı hâlidir. Bu fenomen ilk olarak sıvı helyum ile keşfedildiyse de yalnızca sıvı helyum teorisinde değil aynı zamanda astrofizik, yüksek enerji fiziği ve kuantum kütleçekimi teorilerinde de uygulama alanına girmiştir. Bu fenomen Bose-Einstein yoğunlaşması ile bağıntılıdır ancak özdeş değildir: Bütün Bose-Einstein yoğuşukları süperakışkan olmadığı gibi bütün süperakışkanlar da Bose-Einstein yoğuşuğu değildir.

Preonlar parçacık fiziğinde, kuarklar ve leptonların altparçacıkları olan nokta parçacıklardır. Terim 1974’te, Jogesh Pati ve Muhammed Abdüsselam tarafından oluşturulmuştur. Preon modellerine olan ilgi, 1980’lerde zirve noktasına ulaşmıştır ancak parçacık fiziği Standart Model'i, fiziğin kendisini en başarılı şekilde tanımlamaya devam ettiğinden ve lepton ile kuark kompozitleri hakkında hiçbir deneysel veri bulunmadığından dolayı bu ilgi azalmıştır.

Standart Model ötesi fizik ile Standart modeldeki kütlenin kökeni, güçlü CP problemi, nötrino salınımı, baryon asimetrisi ve karanlık madde ve karanlık enerjinin doğası gibi kuramsal olarak geliştirilmiş olayların açıklanmaya çalışılması kastedilir.Standart model’in matematiksel taslağında bulunan başka problem de genel görelilik ile olan tutarsızlığı ve iki kuramında kesin koşullarda geçerli çökmesidir.. Standart model’in ötesinde süper simetri sayesinde en düşük süper simetrik standart model (MSSM) ve hemen hemen en düşük süper simetrik standart model (NMSSM), yapılan değişik açıklamalar sayesinde de sicim kuramı, M-kuramı ve fazladan boyutlar gibi çeşitli uzantılar bulunur. Kuramların hepsi güncel olayın bütünlüğünü tekrar üretmeye yatkın olduğundan, Her şeyin Kuramı’na adım atmaya ya da bunu bulmaya en yakın kuram sadece deneyler vasıtayla bulunabileceğinden kuramsal ve deneysel fizikteki en aktif konulardan biri standart modelin ötesindeki fiziktir.

Kuramsal fizikte, süper kütleçekimi genel görelilik kuramı ve süpersimetriyi birleştiren bir alan kuramıdır. Süper kütleçekiminde, süper simetri bölgesel simetridir. Süper simetrinin üreteçleri Poincaré grubu ve süper-Poincaré cebiri ile sarılmıştır, süper kütleçekiminin süper simetriyi doğal olarak takip ettiği görülebilir.

Büyük Birleşik Teori veya Büyük Birleşik Kuram, parçacık fiziğinde; elektromanyetik, zayıf ve kuvvetli etkileşimleri tek bir güç haline getirebilecek bir modeldir. Tanımlanan bu etkileşim daha büyük ölçüdeki bir simetri ve sonuç olarak daha fazla kuvvet taşıyıcıları ile karakterize edilir fakat ortada bir tane birleştirici sabit vardır. Eğer büyük birleşme doğada gerçekleştiyse, bu birleşmenin temel kuvvetlerin var olmadığı genç evrende olma olasılığı vardır.

Süpereş(İngilizce:Superpartner veya Sparticle), parçacık fiziğinde bir varsayımsal temel parçacıktır. Süpersimetri sinerjik teorilerinden biri olan yüksek enerji fiziği bu "gölge" parçacıklarının varlığını tahmin ediyor.

Nötralino, süpersimetride varsayımsal bir parçacıktır. Fermiyon ve elektrik olarak nötr olan 4 nötralino vardır. En hafifleri tipik olarak dengelidir. Tipik olarak N͂1^0 ; N͂2^0, N͂3^0 ve N͂0^4 olarak adlandırılırlar. Bu 4 durum bino ve wino'nun karışımıdır. Genelde renkli süpersimetrik parçacıklardan oluşurlar.

İki foton fiziği, genellikle gama-gama fiziği olarak bilinir, parçacık fiziğinin bir dalıdır ve iki foton arasındaki etkileşimi açıklar.