Гравітино

Гравітино - це один з можливих кандидатів на роль темної матерії у всесвіті. Це суперсиметричний партнер гравітона, який є гравітаційною суперсиметричною частинкою.

Однак, зараз немає жодних експериментальних підтверджень, що гравітино є головним складовим темної матерії. Існують інші можливі кандидати, такі як WIMP (слабо взаємодіючі частинки), Axion (гіпотетична елементарна частинка) і sterile neutrino (нейтрино без електрослабкої взаємодії). Тому гравітино може бути лише одним з кандидатів на роль темної матерії, і його реальна роль залишається невідомою і потребує подальшого дослідження.

Однією з переваг гравітино як кандидата на роль темної матерії є те, що вона присутня в більшості моделей суперсиметрії - однієї з найбільш перспективних теорій фізики поза Стандартною Моделлю. Також гравітино має досить слабку взаємодію зі звичайною матерією, що пояснюється тим, що гравітон - частка, до якої вона є суперсиметричний партнер, - не має електричного заряду і не має сильної взаємодії. Це робить гравітино одним з найбільш вірогідних кандидатів на роль темної матерії, оскільки вона не взаємодіє зі світлом, електричними зарядами і рештою сил, які ми спостерігаємо в нашому світі. Однак, досі немає конкретних експериментальних доказів про існування гравітино, тому це залишається відкритою проблемою.

У загальній теорії відносності (ЗТВ) взаємодія гравітації описується геометриєю простору-часу, в той час як в квантових полях взаємодія відбувається за допомогою обміну квантів. Тому дослідження квантових поля зі спіном 3/2 у ЗТВ стикається з проблемою нерозуміння, як саме гравітон взаємодіє з квантовим полем гравітино.

Крім того, гравітон, як і інші бозони, має нелокальну природу, тобто його вплив на квантове поле розповсюджується на довільно великі відстані, що призводить до складнощів у формулюванні квантової теорії поля гравітону. Додатково, гравітаційні поля, що описуються ЗТВ, диференційні, що ускладнює побудову квантової теорії поля.

Крім того, існує проблема з регуляризацією квантових полів в ЗТВ, особливо у випадку квантових полів з високим спіном, таким як у гравітино. Ці труднощі пов'язані з необхідністю побудови теорії, яка б враховувала квантові ефекти гравітації, але при цьому не порушувала б основні принципи ЗТВ.

Отже, дослідження квантового поля зі спіном 3/2 у ЗТВ є досить складним завданням і потребує розвитку нових математичних та теоретичних інструментів.