IEKP-KA/2013-8 - Institut für Experimentelle Kernphysik - KIT

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