Sparticella

Nellafisica delle particelle,unasparticellaos-particellaosuperpartnerè unaparticella elementareipotetica prevista dalle teorie disupersimmetria,che si propongono di estendere ilmodello standard.Secondo la supersimmetria, ognifermionedovrebbe avere unbosonecome superpartner, e viceversa.

Quando i più familiarileptoni,fotoniequarkvennero ad essere prodotti nelBig Bang,ognuno di essi veniva accompagnato da una sparticella diaccoppiamento,ovvero rispettivamente:sleptoni,fotiniesquark.Questo stato di cose si è verificato in un momento in cui l'universostava attraversando una rapidafase di mutamento,e i teorici credono che questostato di cosesia durato solo qualche decina di trilionesimo di una decina di unnanosecondi(10⁻³⁵secondi) prima che le particelle venissero adesso "condensate" e gelate nello spazio-tempo. Anteriormente a questo evento, le sparticelle naturalmente non esistevano.

L'esatta supersimmetriainteraprevede che una particella e le sue superpartner abbiano la stessa massa. Nessuna superpartner delle particelle delmodello standardè stata ancora scoperta. Questo potrebbe indicare che la supersimmetria non sia corretta, o può anche darsi che il risultato indichi il fatto che la supersimmetria non sia un'esatta eininterrottasimmetria della natura. Se si scoprisse una superpartner, la sua massa determinerebbe la scala laddove la supersimmetria si è rotta.

Per le particelle che sono veramente scalari (come l'assione), vi è un fermione superpartner così come un secondo reale campo scalare. Per gli assioni, queste particelle vengono spesso definite come assini (axinos) e sassioni (saxions).

Nella supersimmetria estesa ci possono essere più di una superparticella per una data particella. Ad esempio, con due copie di supersimmetria in quattro dimensioni, un fotone avrebbe due fermioni superpartner e un superpartner scalare.

Nelle dimensioni zero (spesso note comemeccanica delle matrici), è possibile ottenere la supersimmetria, ma nessun superpartner. Comunque, questa è l'unica situazione in cui la supersimmetria non implica l'esistenza di superpartner.

Tuttavia, se questa teoria è corretta, dovrebbe essere possibile ricreare queste particelle negliacceleratori di particellead alta energia. Si credeva che ilLarge Hadron CollideralCERNdiGinevra,in grado di raggiungere energie fino ai 14 TeV (teraelettronvolt), avrebbe rilevato la presenza di superparticelle, ma ad oggi non sono ancora mai state osservate la causa principale e il massiccio aumento ditecnologiae di materia le superparticelle potrebbe essere analizzato almacrotelescopiola vita della superparticella einvisibileed essere analizzato macroinfiniti più degli anni luce.

Supersimmetria

Alcune coppie
Particella	Spin	Partner	Spin
Elettrone	${\tfrac {1}{2}}$	Selettrone	0
Quark	${\tfrac {1}{2}}$	Squark	0
Neutrino	${\tfrac {1}{2}}$	Sneutrino	0
Gluone	1	Gluino	${\tfrac {1}{2}}$
Fotone	1	Fotino	${\tfrac {1}{2}}$
Bosone W	1	Wino (particella)	${\tfrac {1}{2}}$
Bosone Z	1	Zino	${\tfrac {1}{2}}$
Gravitone	2	Gravitino	${\tfrac {3}{2}}$

Nellafisica delle particelle,la supersimmetria (o SUSY da SUper SYmmetry) è una simmetria che associa particellebosoniche(che possiedonospinintero) a particellefermioniche(che hannospinsemi-intero) e viceversa.Infatti, in relazione a una trasformazione disupersimmetria,ognifermioneha unsuperpartnerbosonico ed ogni bosone ha unsuperpartnerfermionico. Le coppie sono state battezzate partner supersimmetrici, e le nuove particelle vengono chiamate appuntospartner,superpartner,osparticelle.Più precisamente, il superpartner di una particella con spin$s$ha spin

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

alcuni esempi sono illustrati nella tabella. Nessuna di esse è stata fino ad ora individuata sperimentalmente, ma si spera che ilLarge Hadron ColliderdelCERNdi Ginevra possa assolvere a questo compito a partire dal2010,dopo essere stato rimesso in funzione nel novembre2009.Infatti per il momento ci sono esclusivamente prove indirette dell'esistenza della supersimmetria. Siccome i superpartners delle particelle delModello Standardnon sono ancora stati osservati, la supersimmetria, se esiste, deve necessariamente essere unasimmetria rottacosì da permettere che i superpartners possano essere più pesanti delle corrispondenti particelle presenti nel Modello Standard.

La carica associata (ossia il generatore) di una trasformazione di supersimmetria viene dettasupercarica.

La teoria spiega alcuni problemi insoluti che affliggono ilmodello standardma purtroppo ne introduce altri. Essa è stata sviluppata negli anni '70 dal gruppo di ricercatori di Jonathan I. Segal presso ilMIT;contemporaneamente Daniel Laufferty della “Tufts University” ed i fisici teorici sovieticiIzrail' Moiseevič Gel'fande Likhtman hanno teorizzato indipendentemente la supersimmetria.Sebbene nata nel contesto delleteorie delle stringhe,la struttura matematica della supersimmetria è stata successivamente applicata con successo ad altre aree della fisica, dallameccanica quantisticaallastatistica classicaed è ritenuta parte fondamentale di numerose teorie fisiche.

Nella teoria delle stringhe la supersimmetria ha come conseguenza che imodidi vibrazione delle stringhe che danno origine afermioniebosonisi presentano obbligatoriamente in coppie.

Note

Annotazioni

Bibliografia

• Junker G.Supersymmetric Methods in Quantum and Statistical Physics,Springer-Verlag (1996).
• Kane G. L., Shifman M.,The Supersymmetric World: The Beginnings of the TheoryWorld Scientific, Singapore (2000).ISBN 981-02-4522-X.
• Weinberg Steven,The Quantum Theory of Fields, Volume 3: Supersymmetry,Cambridge University Press, Cambridge (1999).ISBN 0-521-66000-9.
• Wess, Julius, and Jonathan Bagger,Supersymmetry and Supergravity,Princeton University Press, Princeton, (1992).ISBN 0-691-02530-4.
• Bennett GW,et al;Muon (g−2) Collaboration,Measurement of the negative muon anomalous magnetic moment to 0.7 ppm,inPhysical Review Letters,vol. 92, n. 16, 2004, p. 161802,DOI:10.1103/PhysRevLett.92.161802,PMID 15169217.
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• (EN) V.P. Akulov, D.V. Volkov, Teor.Mat.Fiz. 18 (1974) 39.

Voci correlate

• Chargino
• Gluino
• Gravitino
• Neutralino
• Sfermione
• Carica centrale
• Supercarica
• Supergravità
• Algebra supersimmetrica
• R-simmetria
• Teorema di Coleman–Mandula
• Modello di Wess–Zumino
• Rottura spontanea di supersimmetria

Collegamenti esterni

• (EN)Argonne National Laboratory,suanl.gov.URL consultato il 25 aprile 2010(archiviato dall'url originaleil 3 febbraio 2004).
• (EN)Large Hadron Collider,suedms.cern.ch.
• (EN)CERN homepage,supublic.web.cern.ch.
• (EN)A Supersymmetry Primer,S. Martin, 1999.
• (EN)Introduction to Supersymmetry,Joseph D. Lykken, 1996.
• (EN)An Introduction to Supersymmetry,Manuel Drees, 1996.
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• (EN)An Introduction to Global Supersymmetry,Philip Arygres, 2001.
• (EN)Weak Scale SupersymmetryArchiviatoil 4 dicembre 2012 inArchive.is., Howard Baer and Xerxes Tata, 2006.
• (EN) Brookhaven National Laboratory (8 gennaio 2004).New g−2 measurement deviates further from Standard Model
• (EN) Fermi National Accelerator Laboratory (25 settembre 2006).Fermilab's CDF scientists have discovered the quick-change behavior of the B-sub-s meson.

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