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:
Yorum Gönder