Kandydaci na cząstki ciemnej materii

21

Ciemna materia zdaje się dominować w materii wszechświata w porównaniu do materii świetlnej lub barionowej. Chociaż nie wchodzi w interakcje elektromagnetyczne (nie absorbuje, nie rozprasza ani nie emituje fotonów), istnieje wciąż rosnąca góra dowodów na jego istnienie poprzez oddziaływanie grawitacyjne z gwiazdami, galaktykami i gromadami, a także jego wpływ na obiekty znajdujące się za nim poprzez tak zwane soczewkowanie grawitacyjne.

Moje pytanie brzmi: jakie są najbardziej obiecujące cząstki ciemnej materii i jakie eksperymenty obecnie istnieją (lub będą istnieć), aby spróbować odpowiedzieć na to pytanie?

cosmology matter dark-matter astromax
źródło

Odpowiedzi:

10

Kiedy mówisz kandydatów na cząstki, zakładam, że wykluczasz MACHO i RAMBO . MACHO to „ciemne” obiekty w skali gwiezdnej, takie jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe, brązowe karły itp. RAMBO to gromady podobnych ciemnych obiektów. MACHO i RAMBO są zbudowane głównie z materii barionowej (codzienne rzeczy, takie jak protony i neutrony - elektrony nie są barionami, ale mogą być również częścią tego).

To pozostawia nam WIMP i możliwych innych kandydatów na cząstki. Nie znam szczegółów eksperymentów szukających tych odręcznie (zobaczę, czy uda mi się to znaleźć i zaktualizować odpowiedź za kilka dni), ale głównymi kandydatami do cząstek są:

  • Neutrina : Jest mało prawdopodobne, aby stanowiły jakąkolwiek znaczącą część DM w naszym wszechświecie, ale zasługują na wzmiankę.
  • Sterylne neutrina (używam tutaj terminu w sensie specyficznym, a nie ogólnym): ten rodzaj neutrina jest praworęczny i oddziałuje tylko grawitacyjnie (zauważ, że mogą istnieć również aktywne neutrina praworęczne). Istnieją pewne wstępne dowody sugerujące, że mogą one istnieć.
  • Osie : Są hipotetyczne, ale jeśli istnieją (i stanowią większość DM), zabijamy dwa ptaki jednym kamieniem, zarówno wyjaśniając DM, jak i rozwiązując problem braku symetrii w silnej interakcji.
  • Gravitinos i najlżejszy partner supersymetryczny : oba wymagają supersymetrii, ale są głównymi kandydatami na DM.
Manishearth
źródło
2
Ciemna materia prawie na pewno nie wchodzi w interakcje w żaden sposób, nie kształtuje się ani nie formuje elektromagnetycznie. Przez pewien czas ludzie myśleli, że MACHO są potencjalnie przyczyną (czy to brązowe krasnoludy, czy czarne dziury o masie gwiazdowej), ale zostało to wykluczone poprzez badania mikrosoczewkowania Drogi Mikly. Istnieje jednak znacząca zmiana, że ​​ciemna materia oddziałuje poprzez słabą siłę (dlatego zaproponowano różne rodzaje neutrin - neutrina praworęczne, sterylne neutrina itp.).
astromax
1
Czy możesz być bardziej szczegółowy, kiedy mówisz „Neutrinos”. Istnieje tutaj wiele możliwości.
astromax
1
@astromax Czy MACHO wciąż nie są uważane za część DM we wszechświecie? Wiem, że są mniejszością, ale IIRC nadal są uważani za DM. Masz rację co do bitu neutrino, planowałem trochę dodać, ale zapomniałem. Rób to teraz.
Manishearth 27.09.13
1
Chociaż MACHO są trudne do wykrycia (ponieważ są bardzo słabe; np. - brązowe krasnoludy, gwiazdy neutronowe itp.), Z pewnością są wykonane z barionowej zawartości. Poczyniono pewne prace, aby oszacować ilość masy z powodu takich obiektów, i nadal nie jest nawet blisko sumowania. Czarne dziury, choć nikt nie wie, co dzieje się wewnątrz horyzontu zdarzeń, nie sumują się również do tego, co jest potrzebne do opisania, co dynamika galaktyk / gromad i rekonstrukcje masy z soczewkowania, prześwietlenia i pomiarów SZ wskazują, że tam jest. O ile wiemy, grawitacja jest jedyną potwierdzoną interakcją.
astromax 27.09.13
2
Cóż - rzeczy składające się z cząstek kompozytowych z ładunkiem (protony / elektrony lub kwarki) promieniują fotonami. Przyspieszanie / zwalnianie naładowanych cząstek powoduje promieniowanie, więc nie, nadal istnieje zasadnicza różnica między nimi.
astromax