超夥伴粒子
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如果說超對稱是把費米子和玻色子配成對的那條規則,那麼超夥伴粒子就是這條規則所要求的實實在在的額外粒子——給每一個我們已知的粒子配上一個全新的夥伴。把標準模型的成員名冊想成一場派對的來賓名單;超對稱說,每位來賓都偷偷帶來了一位類型相反的「同行者」,超夥伴粒子就是這些同行者。它們一下子就把粒子種類的數目翻了一番。
命名有個簡單的小遊戲。物質費米子的夥伴是一個玻色子,名字前面加個「超」字:電子的夥伴是超電子(selectron),夸克的是超夸克(squark),頂夸克的是超頂夸克(stop)。傳力玻色子的夥伴是一個費米子,名字後面加「微子」二字:光子的夥伴是光微子(photino),膠子的是膠微子(gluino),W 玻色子的是 W 微子(wino)。每個超夥伴帶著與其孿生粒子相同的電荷和色荷,自旋恰好相差半個單位——把自旋 1/2 的費米子變成自旋 0 的玻色子,或把自旋 1 的玻色子變成自旋 1/2 的費米子。
超夥伴粒子之所以重要,是因為它們會幹實事:它們的量子貢獻能馴服希格斯質量,而其中最輕的那個——往往是中性微子(neutralino)——是頭號暗物質候選者,因為它若穩定,就會從早期宇宙一直殘留至今。一個關鍵而誠實的要點是:從未觀測到哪怕一個超夥伴。對撞機搜尋已在很大範圍內排除了較輕、最簡單的版本,所以超夥伴仍是一個美麗的假說,至今仍在等待任何直接證據。
「超頂夸克」(頂夸克的超夥伴)被搜尋得最起勁,因為它的量子貢獻對穩定希格斯質量的作用最大;大型強子對撞機迄今在遠高於一千 GeV 的質量範圍內都沒有發現它的蹤跡。
每個已知粒子都得到一個超夥伴,用前綴「超」或後綴「微子」來命名。
超夥伴與其孿生粒子的差別在於自旋,而不是因為它是「反物質」。反粒子電荷相反、自旋相同;超夥伴電荷相同、自旋不同。這是兩個互不相干的概念。