martes, 9 de junio de 2015

Física

Supersimetría

El axino es una hipotética partícula elemental predicha por algunas teorías de física de partículas. La teoría de Peccei–Quinn intenta explicar el fenómeno observado conocido como el gran problema CP introduciendo una hipotética partícula escalar llamada axión. Añadiendo la supersimetría al modelo, predice la existencia de un supercompañero fermiónico para el axión, el axino, y un supercompañero bosón, el saxión. Todos ellos se encuentran agrupados en una supercampo quiral.
Según tal teoría, el axino sería la partícula supersimétrica más ligera.1 Debido a esta propiedad, entre otras, se considera un candidato para ser él o uno de los componentes de la materia oscura.





En física de partículas, concretamente en supersimetría, un bino es un hipotético fermión de Majorana supercompañero del bosón de gauge del campo de gauge U(1) correspondiente a la hipercarga débil. Según la mínima extensión supersimétrica del Modelo estándar, el bino tendría espín 1/2 y una masa situada entre los 215 GeV y 700 GeV. Actualmente se están llevando a cabo diversos experimentos en el LHC para poder detectarlo.




En física de partículas, el chargino es una patítula hipotética que se refiere a los autovalores de masa de una partícula supercompañeracargada, es decir, cualquier fermión cargado eléctricamente (con espín ½) predicho por la supersimetría.
Son combinaciones lineales del wino cargado y el higgsino cargado. Hay dos charginos que son fermiones y que están eléctricamente cardados y que son denotados típicamente como C\tilde{\chi}_1^\pm (el más ligero) y C\tilde{\chi}_2^\pm (el más pesado) aunque algunas veces \tilde{\chi}_1^\pm y \tilde{\chi}_2^\pmtambién es usado para referirse a charginos mientras que \tilde{\chi}_i^0 es usado para referirse a neutralinos. El chargino más pesado puede decaer a través de un bosón Z neutro ( Z0) en un chargino más ligero. Ambos pueden decaer a través de un bosón W en un neutralino:
C\tilde{\chi}_2^\pm\to  C\tilde{\chi}_1^\pm + Z0
C\tilde{\chi}_2^\pm\to  \tilde N_2^0 + W±
C\tilde{\chi}_1^\pm\to  \tilde N_1^0 + W±









El dilatón es una partícula hipotética que aparece principalmente en teoría de cuerdas. También aparece en la teoría de Kaluza-Kleincuando en la compactificación se varía el radio de la dimensión extra.
Es la partícula asociada a un campo escalar Φ en teorías modificadas de gravitación. En la relatividad general estándar, la constante de Newton G es constante (o lo que es lo mismo, la masa de Planck es constante). Si se "promueve" esta constante a un campo dinámico, lo que se obtiene es un dilatón.
De esta manera, en las teorías tipo Kaluza-Klein tales como las teorías de cuerdas, cuando se realiza la reducción dimensional, la masa de Planck varía proporcionalmente a una potencia del volumen del espacio compactificado. Así es como el volumen puede convertirse en un dilatón en la teoría efectiva en bajas dimensiones.
Aunque la teoría de cuerdas incorpora la teoría de Kaluza-Klein de manera natural, es usual que los desarrollos perturbativos de las teorías de cuerdas contengan dilatones en las 10 dimensiones en que se definen. Sin embargo, la teoría M no parece incluir el dilatón en su espectro si no es compactificada. De hecho, el dilatón en la Teoría de cuerdas de Tipo IIA es precisamente el radión de la teoría M con una dimensión compactificada en un círculo, mientras que el dilatón de la Teoría de cuerda heterótica E8xE8 es el radión para elmodelo de Hořava–Witten.
Además, también existe un dilatón en la hoja mundo CFT de las teorías de cuerdas. La función exponencial de su valor esperado en el vacío determina su constante de acoplamiento g como ∫R = 2πχ para hojas mundo compactas por medio del teorema de Gauss-Bonnet y la característica de Euler χ = 2 − 2g, en donde g es el genus (número de asas u hoyos en la superficie que dibuja la hoja mundo).
g = \exp(\langle \phi \rangle)
Así, tenemos que la 'constante' de acoplamiento es una variable dinámica en las teorías de cuerdas. En contraste, esto no sucede en lasteorías cuánticas de campos. En tanto la supersimetría esté rota, tales campos escalares pueden tomar valores arbitrarios (son elespacio moduli). Sin embargo, el rompimiento de supersimetría usualmente crea una energía potencial para los campos escalares y éstos se localizan cerca de un mínimo que en principio debería poder calcularse mediante el enfoque de cuerdas.
El dilatón actúa como el escalar de la teoría de Brans–Dicke, con la escala de Planck efectiva que depende tanto de la tensión de las cuerdas como del campo dilatónico.
La partícula asociada al delatón en supersimetría (su supercompañera) se conoce como dilatino. El dilatón se combina con el axión para formar un campo escalar complejo.
La acción de gravedad dilatónica es
\int d^Dx \sqrt{-g} \left[ \frac{1}{2\kappa} \left( \Phi R - \omega\left[ \Phi \right]\frac{g^{\mu\nu}\partial_\mu \Phi \partial_\nu \Phi}{\Phi} \right) - V[\Phi] \right].
Esta es la generalización de la teoría de Brans–Dicke, que rivalizó por un tiempo con la relatividad general.


En la física de partículas, una dilatón es una partícula hipotética. También aparece en compactaciones de la teoría de Kaluza-Klein de dimensiones extra cuando el volumen de las dimensiones compactificada variar.
Es una partícula de un campo escalar F; un campo escalar que siempre viene con la gravedad. En la relatividad general estándar, la constante de Newton, o de forma equivalente, la masa de Planck es siempre constante. Si "promover" esta constante a un campo dinámico, lo que obtendríamos es la dilatón.
Así, en las teorías de Kaluza-Klein, después de la reducción dimensional, la masa de Planck efectiva varía como una cierta energía del volumen de espacio compactificada. Esta es la razón por volumen puede resultar como una dilatón en la teoría efectiva de menor dimensión.
Aunque la teoría de cuerdas incorpora naturalmente la teoría de Kaluza-Klein, teorías de cuerdas perturbativa, como el tipo que la teoría de cuerdas, la teoría de cuerdas de tipo II y de la teoría de cuerdas heterótico, ya contienen el dilatón en el número máximo de 10 dimensiones. Sin embargo, por otro lado, la teoría M en 11 dimensiones no incluye el dilatón en su espectro a menos que se compactificado. De hecho, el dilatón en la teoría de cuerdas de tipo IIA es en realidad el radion de la teoría M compactificado sobre un círculo, mientras que el dilatón en E8 E8 teoría de cuerdas es la radion para el modelo Horava-Witten.
En la teoría de cuerdas, también hay una dilatón en el worldsheet CFT. El exponencial de su valor esperado de vacío determina la constante de acoplamiento g, como? R = 2p? para worldsheets compactos por el teorema de Gauss-Bonnet y la característica de Euler? = 2 - 2 g, donde g es el género que cuenta el número de manijas y por lo tanto el número de bucles o interacciones cadenas que se describen por un worldsheet específica.
Por lo tanto la constante de acoplamiento es una variable dinámica en la teoría de cuerdas, a diferencia del caso de la teoría cuántica de campos donde es constante. Mientras que la supersimetría está intacto, tales campos escalares pueden tomar valores arbitrarios. Sin embargo, la ruptura supersimetría generalmente crea una energía potencial de los campos escalares y los campos escalares localizar cerca de un mínimo cuya posición debe ser calculable en la teoría de cuerdas en principio.
El dilatón actúa como un escalar Brans-Dicke, con la escala de Planck efectiva dependiendo tanto de la escala de cuerda y el campo dilatón.
En la supersimetría, la supercompañera del dilatón se llama dilatino y el dilatón se combina con el axiones para formar un campo escalar complejo.

Acción dilatón

La acción dilatón-gravedad es
.
Esto es más general que Brans-Dicke en que tenemos un potencial dilatón.

El dilatón podría afectar a la abundancia de partículas de materia oscura
La cantidad de materia oscura dejada en los inicios del universo puede ser menor de lo que se pensaba anteriormente.
Una investigación publicada en la revista PMC Physics A demuestra que la "abundancia de vestigios" de partículas estables de materia oscura tales como el neutralino, puede ser menor comparada con las teorías de la cosmología estándar debido a los efectos del "dilatón", una partícula con espín cero en la sección gravitatoria de las cuerdas.
Nikolaos Mavromatos del King"s College London y sus colegas de Atenas y Texas obtuvieron su resultado estudiando un término especial dependiente del tiempo que cumple con las ecuaciones clásicas de movimiento, (debido al dilatón), en la ecuación de Boltzmann que describe la evolución de la densidad de la materia caliente cuando el universo se enfrió. "El formalismo que usó este trabajo se desarrolló en una colaboración parcial con John Ellis del CERN y Vasiliki Mitsou del IFIC en Valencia, y es una versión de la "Teoría de Cuerdas no crítica", dijo Mavromatos.
Toda la materia y radiación del universo se cree que fueron creadas por el Big Bang. La radiación detuvo la interacción con la materia unos 400.000 años después, cuando el universo se había enfriado lo suficiente para que los electrones y protones formasen átomos de hidrógeno. La densidad de las partículas de materia oscura tales como el neutralino (un candidato a materia oscura apoyado por muchas de las actuales aproximaciones "supersimétricas" a la física de partículas), fue por tanto, "congelada" en esa época, la llamada abundancia de vestigios.
Los investigadores dicen que la abundancia de vestigios de neutralino se reduce en un factor de 10 en su modelo debido a los efectos del dilatón, comparado con las teorías de cosmología estándar. Por contra, la abundancia de vestigios de materia "común", que forma las estrellas, planetas y humanos, sólo se diluye ligeramente. El nuevo modelo también concuerda con el modelo establecido de nucleosíntesis (la forma en que los elementos ligeros se crearon durante los primeros minutos del universo).
El nuevo resultado es importante tanto para la cosmología como para la física de partículas, dice Mavromatos. Efectivamente, tales modelos de cosmología de cuerdas de no-equilibrio están en un equilibrio igual en los modelos de materia oscura fría de la cosmología estándar (llamado Lambda-CDM). Para la física de partículas, los hallazgos son relevantes para búsquedas futuras supersimétricas en colisionadores tales como el Gran Colisionador de Hadrones, previsto para su encendido en el CERN a principios del año próximo. La Teoría Supersimétrica, una de las facetas de la Teoría de Cuerdas, postula que cada partícula tiene una partícula "sombra" compañera masiva.
La materia oscura es fundamentalmente distinta de la materia normal luminosa, y es invisible a los telescopios modernos, no desprendiendo calor ni luz. Parece interactuar con la materia normal sólo a través de la gravedad. La mayoría de cosmólogos creen que la materia oscura, que actualmente se piensa que forma el 95% de toda la materia del universo, desempeña un papel crucial en cómo surgieron las grandes estructuras como las galaxias tras el Big Bang.
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