重力微子

在结合广义相对论和超对称性的超引力理论中，引力 (_{G͂) 是假设引力子的规范费米子超对称伴侣。 它已被建议作为暗物质的候选者。}

如果存在，则它是自旋为 3/2 的费米子，因此服从 Rarita–Schwinger 方程。 引力场通常写为 ψμα，其中 μ = 0、1、2、3 是一个四向量索引，α = 1、2 是一个旋量索引。对于 μ = 0，一个人会得到负范数模式，就像每个无质量粒子一样 自旋 1 或更高。 这些模式是非物理的，为了保持一致性，必须存在抵消这些模式的规范对称性：δψμα = ∂μεα，其中 εα(x) 是时空的旋量函数。 这种规范对称性是局部超对称变换，由此产生的理论就是超引力。

因此，引力子是介导超引力相互作用的费米子，就像光子介导电磁作用一样，引力子大概介导引力。 每当超引力理论中的超对称性破缺时，它都会获得一个质量，该质量由超对称性破缺的规模决定。 这在不同的超对称破缺模型之间差异很大，但如果超对称是为了解决标准模型的层次问题，引力子的质量不能超过 1 TeV/c2。

如果引力子确实具有 TeV 量级的质量，那么它就会在宇宙学标准模型中产生问题，至少是天真的问题。

一种选择是 gravitino 是稳定的。 如果引力子是最轻的超对称粒子并且 R 宇称守恒（或接近守恒），情况就会如此。 在这种情况下，引力子是暗物质的候选者； 因此，引力子将在非常早期的宇宙中产生。 然而，人们可以计算出引力子的密度，结果发现它比观察到的暗物质密度高得多。

另一种选择是 gravitino 不稳定。 因此，上面提到的引力子会衰变并且不会对观察到的暗物质密度做出贡献。 然而，由于它们仅通过引力相互作用衰变，因此它们的寿命会很长，以自然单位表示 Mpl2 / m3 的数量级，其中 Mpl 是普朗克质量，m 是引力子的质量。 对于 TeV 量级的引力子质量，这将是 105 秒，比核合成时代晚得多。 至少一个可能的衰变通道必须包括一个光子、一个带电的轻子或一个介子，它们中的每一个都具有足够的能量，如果它撞击一个原子核，它就会摧毁一个原子核。 人们可以证明，在衰变中会产生足够多的此类高能粒子，以摧毁几乎所有在核合成时代产生的原子核，这与观察结果相反。 事实上，在这种情况下，宇宙将仅由氢构成，恒星的形成可能是不可能的。

宇宙引力子问题的一种可能解决方案是分裂超对称模型，其中引力子质量远高于 TeV 尺度，但标准模型粒子的其他费米子超对称伙伴已经出现在这个尺度上。

另一种解决方案是略微违反 R 宇称，引力子是最轻的超对称粒子。 这导致早期宇宙中几乎所有的超对称粒子在原始原子核合成之前就通过违反 R 宇称的相互作用衰变为标准模型粒子； 然而，一小部分衰变为引力子，由于普朗克尺度和小的 R 宇称违反耦合对衰变率的抑制，其半衰期比宇宙年龄大几个数量级。