Neutralino

Neutralino – nazwa dla supersymetrycznych fermionowych cząstek elementarnych, pozbawionych ładunku elektrycznego i silnego i będących w przybliżeniu stanami własnymi operatora masy, czyli względnie stabilnych.

W MSMS istnieją 4 supersymetryczne fermiony neutralne elektrycznie: bino, neutralne wino oraz dwa neutralne higsina^[1] (w innych teoriach supersymetrycznych ich liczba może być inna). Cząstki te nie są jednak stanami własnymi masy, co oznacza, że podlegają ciągłym oscylacjom kwantowym przemieniając się w inne cząstki i nie ma większego sensu poszukiwać ich metodami eksperymentalnymi. Używa się ich zatem wyłącznie w rozważaniach teoretycznych.

W fizyce eksperymentalnej definiuje się natomiast odpowiednie superpozycje gaugin i higsin, które bardziej przypominają cząstkę w potocznym znaczeniu tego słowa. Neutralne elektrycznie cząstki tego rodzaju nazywa się neutralinami, natomiast cząstki naładowane to chargina.

W MSMS istnieją 4 rodzaje neutralin. Są one oznaczane literą chi: χ ~ i 0 {\displaystyle {\tilde {\chi }}_{i}^{0}} (gdzie i {\displaystyle i} przebiega wartości od 1 do 4).

Najlżejszym neutralinem w MSMS może być dla określonych parametrów niemal czyste fotino, bino, wino (winami byłyby też najlżejsze chargina.) lub higsino^[2].

Istnienie neutralin mogą potwierdzić eksperymenty, które przygotowywane są w akceleratorze LHC oraz planowanym TESL. Przekroje czynne na produkcję neutralin dla energii progowej są jednak bardzo małe, takie jak dla oddziaływań słabych, czyli rzędu 0,01-0,1 pb.

Możliwe, że właśnie z neutralin składa się zimna ciemna materia, czyli materia, której składniki poruszają się wolno (mała energia kinetyczna oznacza niską temperaturę cząstki). Neutralino mogło powstać w czasie Wielkiego Wybuchu. Kandydatem na składnik ciemnej materii jest najlżejsze neutralino, które powinno być najlżejszą cząstką supersymetryczną i, jeśli parzystość R jest dokładną symetrią przyrody, być trwałe.

Wydanie internetowe PDG z 2013 roku podaje, że wykazano eksperymentalnie, że jeśli trwałe neutralino istnieje, to jego masa przekracza 46 GeV^[3].