IEKP-KA/2013-8 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT
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12 2. Physikalischer Hintergrund<br />
mit entgegengesetzter Masse und Parität. In supersymmetrischen Erweiterungen des Standardmodells<br />
erhält jedes Teilchen im Standardmodell einen supersymmetrischen Partner<br />
mit einer entgegengesetzten neuen Quantenzahl, der R-Parität. Die Teilchen in der minimalen<br />
supersymmetrischen Erweiterung des Standartmodels der Teilchenphysik sind in<br />
Abbildung 2.8 dargestellt. Da bisher keine supersymmetrischen Teilchen an Beschleuni-<br />
Abbildung 2.8.: Teilchen der minimalen supersymmetrischen Erweiterung des Standardmodells<br />
der Teilchenphysik [13].<br />
gern gefunden wurden, geht man davon aus, dass die Supersymmetrie gebrochen ist und<br />
supersymmetrische Teilchen damit schwerer als ihre Partner sind. Dabei ist aufgrund der<br />
Paritätserhaltung zumindest das leichteste supersymmetrische Teilchen, das sogenannte<br />
Neutralino ˜χ 0 , stabil und damit ein geeigneter WIMP Kandidat für Dunkle Materie [4].<br />
Experimente zur Suche nach Dunkler Materie konzentrieren sich hauptsächlich auf die<br />
Suche nach solchen WIMPs.<br />
2.3.2. Suche nach Dunkler Materie<br />
Suche nach Dunkler Materie aus der kosmischen Strahlung findet auf zwei verschiedene Arten<br />
statt. Zum einen können WIMPs durch inelastische Stöße an Atomkernen aufgrund der<br />
schwachen Wechselwirkung direkt nachgewiesen werden. Energien, die bei einem solchen<br />
Stoß frei werden, sind sehr klein und man hat mit einem großen Untergrund durch natürliche<br />
Strahlung zu kämpfen. Um diesen abzuschirmen befinden sich solche Experimente<br />
meist im Innern von Bergen oder Untertage. Außerdem werden hoch reine Materialien<br />
benötigt um klare Signale zu erhalten. Ein Experiment dieser Art ist beispielsweise das<br />
EDELWEISS 4 Experiment im Modane Untergrundlabor.<br />
Des Weiteren können WIMPs durch Paarzerfall miteinander in Teilchen des Standartmodells<br />
zerfallen, da hier die R-Parität nicht verletzt ist. Solche Zerfälle sind in Abbildung 2.9<br />
dargestellt. Anhand der Zerfallsprodukte könnten sich WIMPs indirekt nachweisen lassen.<br />
Auf der Suche nach einem Ausschlag im Spektrum der möglichen Zerfallsprodukte, der auf<br />
WIMP Annihilation hindeuten könnte, ist auch das AMS-02 Experiment.<br />
2.4. Der Positronanteil in der leptonischen Komponente der<br />
kosmischen Strahlung<br />
Ein solcher Hinweis auf WIMP Annihilation könnte aus dem Anteil an Positronen in den<br />
Leptonen der kosmischen Strahlung hervorgehen. Kosmische Positronen stammen hauptsächlich<br />
aus Wechselwirkungsprozessen von kosmischen Protonen mit interstellarem Gas.<br />
4 franz.: Expérience pour Détecter Les WImps En SIte Souterrain<br />
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