SUPER SYMMETRIE

• WAS IST SUPER SYMMETRIE (SUSY)

• VORTEILE DES SUSY MODELS

• PROBLEME DES SUSY MODELS

• EXPERIMENTELE ERGEBNISSE & NACHWEISMÖGLICHKEITEN FÜR SUSY

WAS IST SUPER SYMMETRIE

Bei SUSY wird eine neue Symetrie angenommen zwischen

Fermionen Bosonen

SUSY stellt dabei die maximal möglicheErweiterung der Lorentzgruppe dar.

Q erzeugt den Übergang Fermion/Boson und P ist der Viererimpuls Operator

Nach dem NOETHER THEOREM folgt aus jeder Symmetrie eine Erhaltungsgröße.

In SUSY: Teilchen behalten ihre Identität (aus Elektron kann nicht W-Boson werden).

Dies kann man dadurch erzwingen, dass man eine Erhaltungsgröße R einführt

VORTEILE DES SUSY MODELS

• Beinhaltet das Standardmodell• SUSY führt zu Vereinigung der 3

Standardmodellkräfte bei hohen Energien• Kann Energiedivergenzen beseitigen• Stabilisiert die Higgs Masse• Prognostiziert Effekte die man (in

absehbarer Zeit) überprüfen kann

Vereinigung der Kräfte

EnergiedivergenzenBetrachtet man die Vakuumenergie eines Feldes mit Spin j und Masse m(j):

so sollten Felder mit gleichen Massen aber um ½ verschiedene Spins existieren, um Energiedivergenzen zu vermeiden

Stabilisiert Higgs Masse

Auch Hierachie Problem genannt

Higgs Masse divergiert mit SUSY nicht mehr gegen Unendlich

da sich die Prozesse :

ausgleichen falls:

PROBLEME DES SUSY MODELS

• Bringt viele neue Parameter/Teilchen die noch nicht entdeckt wurden• Phänomenologische Defizite• Symmetrie muss gebrochen sein• Bisher noch kein experimenteller

Nachweis

Neue Parameter der SUSY

Durch SUSY kommen weitere 106 Parameter zum Standartmodell hinzu

- 21 Massen von SUSY Teilchen - 41 Mischungswinkel zwischen

Chiralitäts- und Massenzuständen - 43 CP Verletzende Phasen - 1 Vakuumserwartungswert für

zusätzliches Higgs Teilchen

Phänomenologische Defizite

• Keine seperate Erhaltung der Leptonenzahlen

• Keine Unterdrückung von flavourändernden Wechselwirkungen durch neutrale Eichbosonen

• Viele neue Quellen der CP-Verletzung die mit experimentellen Grenzen NICHT zusammenpassen

Symmetrie muss gebrochen sein

Da z.B. noch kein SUSY Partner des Elektrons gefunden wurde (m ~ 0.5 MeV),

müsste der SUSY Partner des Elektrons deutlich schwerer sein

=> Symmetrie gebrochen

Die Brechung der Symmetrie stellt das eigentliche Problem dar, da kein Mechanismus bekannt ist, der unter Erhaltung der SU(3)xSU(2)xU(1) Invarianz eine Spontane Symmetrie Brechung verursachen kann.

Erklärungsversuch

Da man ihn nicht erklären kann, stellt man den Brechungsprozess in einen sog. „Hidden Sector“ der über „Messenger Felder“ die Auswirkungen der Brechung in den „Visible Sector“, also die Realität vermittelt.

Dabei kann man sich verschiedene Mechanismen für die Übertragung der Symetriebrechung vorstellen, von denen dann jeweils das Massenspektrum der SUSY Teilchen abhängt.

Experimentelle Ergebnisse & Nachweismöglichkeiten für SUSY

• Fixierung der Masse des leichtesten Higgs Teilchens

• 3Lepton Zerfall am Tevatron

Fixierung des Masse des leichtesten Higgs Teilchens

SUSY verlangt eine Masse < 130 GeV für das leichteste Higgs Teilchen.

m (Higgs) liegt somit im bevorzugten Bereich der LEP Experimente.

3Lepton Zerfall am Tevatron Betrachtet wird der Zerfall von Proton/Antiproton in

3Leptonen (+1 Neutrino) Dieser Vorgang ist zum einen im SM möglich:

SUSY öffnet aber noch einen zusätzlichen Kanal für diesen Prozess:

Man muss nun also die erwartete Rate des

SM von der beobachteten abziehen, und sieht dann ob ein Rest übrig bleibt, den man dann dem SUSY Prozess zuschreiben kann.

Haevy-squarks: Squarks sehr schwer

3l-max: 3-Lepton Verzweigungsverhältnis max. für m(Lepton) > m(Neutralino)

Large-m: große slepton Masse

Zusammenfassung• SUSY ordnet jedem Teilchen einen Partner mit ½

verschobenem Spin zu

• In ungebrochener SUSY wären alle anderen Teilchen zahlen gleich, aber SUSY muss gebrochen sein

• Kann einige Probleme des SM lösen

• ABER: Keine Anzeichen von SUSY Teilchen bei LEP bis Sqrt(s)=209 GeV (Tevatron bis 2TeV)

=> Zunehmende Einschränkung des SUSY Raumes (obere Grenzen für Wirkunsquerschnitte und untere Grenzen für Massen)