5.09.2012

Süpersimetri Hakkında

Süpersimetriye göre, her fermiyona karşılık bir bozon ve her bozona karşılık da bir fermiyon vardır. Standart Model’deki her kuarka, bir tane spini sıfır olan bir skuark, her leptona spini sıfır bir slepton, her W, Z, foton ve gluona karşılık da spini 1/2 olan bir gaugino karşılık gelir. Standart Model’in süpersimetrik versiyonunu yazmak için, tek bir Higgs bozonu yetmez, bunun yerine toplam 5 tane Higgs bozonu ve her birine karşılık spini 1/2 olan Higgsino karşılık gelir. Bu süpersimetrik eşlerin en önemli özelliklerinden biri de eş fermiyon ve bozonların aynı kütleye sahip olmalarıdır. 
Göründüğü gibi Standart Model’in süpersimetrik versiyonu pek çok yeni parçacık içeriyor. Peki bu parçacı klar nerede? flimdiye kadar yapılan deneylerde, bu parçacıkları gözlemleme çalışmaları hep başarısız oldu. En basitinden kütlesi elektronun kütlesine eşit olan bir bozon, hiç bir deneyde gözlemlenemedi. Süpersimetrik eşlerin gözlemlenememesiyle ilgili bildiğimiz tek açıklama süpersimetrik eşlerin kütlelerinin şimdiye kadar yapılan deneylerde üretilemeyecek kadar ağır olmalarıdır. Buysa bize süpersimetrinin, gözlemlediğimiz evrende tam bir simetri olmadığını, bir başka deyişle, süpersimetrinin kırılmış olduğunu göstermektedir. Süpersimetrinin nasıl kırıldığıysa tam olarak henüz anlaşılamadı. Farklı simetri kırılma mekanizmaları, farklı sonuçlar doğurmaktadır.


Standart Model’in süpersimetrik versiyonundaki parçacık sayısı bu kadar artınca, aynı zamanda serbest parametre sayısı da yüzden fazlaya çıkar. Her ne kadar süpersimetri bu parametreleri birbiri cinsinden yazmamıza izin verse de, süpersimetri kırıldığı için, geriye kalan serbest parametre sayısı Standart Model’dekinden çok daha fazladır. Peki, madem süpersimetri henüz gözlemlemediğimiz onca parçacığın olmasını gerektiriyor, aynı zamanda da serbest parametre sayısını bu kadar artırıyorsa, niye süpersimetriye bu kadar önem veriyoruz? Süpersimetri, Standart Model’in problemlerinden bir kısmını daha içinden çıkılmaz bir hale getiriyorsa da, başka bazı problemlerine doğal çözümler öngörmekte. Süpersimetrik kuramlarda, fermiyonların ve bozonları n arasındaki simetriden dolayı vakum enerjisi tam olarak sıfırdır. Süpersimetrideki kırılmaysa, sıfırdan farklı çok küçük bir vakum enerjisi getirebilir. Buysa karanlık enerji problemini doğal bir biçimde çözer.

Bazı süpersimetrik kuramlarda (Rsimetrisine sahip kuramlarda), süpersimetrik parçacıklar sadece ikişer ikişer yaratılır, ikişer ikişer yok edilebilir veya süpersimetrik parçacık sayısı sabit kalır. Bir tane süpersimetrik parçacı k yaratamazsınız, ya da bir tanesini yok edemezsiniz. Böyle bir kuramda en hafif süpersimetrik parçacığı (Lightest Supersymmetry Particle- LSP) düşünürseniz, bu parçacık bozunamaz, başka bir süpersimetrik parçacıkla karşılaşmadığı sürece, sonsuza kadar değişmeden kalır. Tek bir parçacık, ancak kendisinden daha hafif parçacıklara bozunabilir. En hafif süpersimetrik parçacık bozunduğu zaman, kendisinden daha hafif olan parçacıkların hepsi Standart Model parçacığı olduğu için, sadece Standart Model parçacıklarına bozunabilir. Oysa R-simetrik kuramlarda, böyle bir bozunma mümkün değildir. Süpersimetrik parçacıkların en hafifinin hangisi olduğu, kuramın parametrelerine göre değişmektedir. Parametreler öyle seçilebilir ki, elektrik yükü olmayan süpersimetrik parçacıklardan birisi en hafif süpersimetrik parçacık olabilir. Bu durumda, en hafif süpersimetrik parçacık hem kararlı, hem de gözlemlenmesi neredeyse imkansız olan bir parçacık olur. Sadece kütleçekimsel etkileri gözlemlenebilir. Bu özellikleri, en hafif süpersimetrik parçacığı, karanlık maddeyi oluşturan parçacıklar için ideal bir aday yapar.

Kaynak: Bilim ve Teknik , Yeni Ufuklara eki Konusu: Standart model ve ötesi Tübitak yayınları nisan 2007 Altuğ Özpineci ODTÜ FİZİK BÖLÜMÜ 

Hiç yorum yok: