素粒子物理学において、スーパーパートナー(またはsparticle )は、超対称性によって予測される仮説上の素粒子の一種であり、他の応用の中でも、高エネルギー物理学の標準模型を拡張するよく研究されている方法の1つである。[ 1 ] [ 2 ]
標準模型の拡張を検討する際には、sparticleのs-接頭辞を使用して、標準模型のフェルミオン( sfermions )のスーパーパートナーの名前を形成します[ 3 ] 。たとえば、ストップ スクォークなどです。標準模型のボソンのスーパーパートナーには、名前に -ino (bosinos) [ 3 ] が付加されます。たとえば、gluinoなどです。すべてのゲージスーパーパートナーのセットは、gaugino と呼ばれます。
超対称性理論によれば、各フェルミオンにはパートナーボソン、すなわちフェルミオンの超対称性パートナーが存在し、各ボソンにはパートナーフェルミオンが存在するはずです。厳密に破れていない超対称性であれば、粒子とその超対称性パートナーは同じ質量を持つと予測されます。標準模型粒子の超対称性パートナーはまだ発見されていません。これは、超対称性が間違っていることを示しているか、あるいは超対称性が自然界の厳密に破れていない対称性ではないという事実の結果である可能性があります。超対称性パートナーが発見された場合、その質量は超対称性が破れるスケールを示すでしょう。[ 1 ] [ 4 ]
実数スカラー粒子(例えばアクシオン)の場合、フェルミオンの超対称性を持つ粒子と、もう一つの実数スカラー場が存在する。アクシオンの場合、これらの粒子はしばしばアクシノやサクシオンと呼ばれる。
拡張超対称性においては、特定の粒子に対して複数の超粒子が存在する可能性がある。例えば、4次元空間に2つの超対称性が存在する場合、光子は2つのフェルミオン超粒子と1つのスカラー超粒子を持つことになる。
零次元では超対称性は存在し得るが、超対称性パートナーは存在しない可能性がある。しかし、これは超対称性が超対称性パートナーの存在を意味しない唯一の状況である。
超対称性理論が正しければ、高エネルギー粒子加速器でこれらの粒子を再現できるはずである。しかし、それは容易なことではない。これらの粒子は、対応する「実際の」粒子よりも質量が1000倍も大きい可能性がある。[ 1 ]
一部の研究者は、CERNの大型ハドロン衝突型加速器が超対称性粒子の存在の証拠を生み出すことを期待していた。[ 1 ]しかし、2018年現在、そのような証拠は見つかっていない。