Кандидаты в частицы темной материи

21

Темная материя, кажется, доминирует над материальным компонентом вселенной по сравнению со светящейся или барионной материей. Хотя он не взаимодействует электромагнитно (он не поглощает, не рассеивает и не излучает фотоны), существует все больше свидетельств его существования благодаря гравитационным взаимодействиям со звездами, галактиками и скоплениями, а также влиянием на него. объекты позади него через то, что известно как гравитационное линзирование.

Мой вопрос: какие наиболее перспективные частицы-кандидаты темной материи, и какие эксперименты существуют (или будут существовать) в настоящее время, чтобы попытаться ответить на этот вопрос?

cosmology matter dark-matter astromax
источник

Ответы:

10

Когда вы говорите «частицы» кандидатов, я предполагаю, что вы исключаете MACHO и RAMBO . MACHO - это «темные» объекты звездного масштаба, такие как черные дыры, нейтронные звезды, коричневые карлики и т. Д. RAMBO - это скопления похожих темных объектов. MACHO и RAMBO сделаны в основном из барионной материи (повседневные вещи, такие как протоны и нейтроны - электроны не являются барионами, но они тоже могут быть частью этого).

Это оставляет нас с WIMP и возможными другими кандидатами в частицы. Я не знаю подробностей каких-либо экспериментов по их поиску (я посмотрю, смогу ли я выяснить это и обновить ответ через несколько дней), но основные кандидаты в частицы:

  • Нейтрино : Маловероятно, что они составляют значительную часть DM в нашей вселенной, но они заслуживают упоминания.
  • Стерильные нейтрино (здесь я использую термин в определенном смысле, а не в общем смысле): этот тип нейтрино является правосторонним и взаимодействует только гравитационно (обратите внимание, что также могут быть правосторонние активные нейтрино). Существуют некоторые предварительные доказательства того, что они могут существовать.
  • Аксионы : это гипотетически, но если они существуют (и составляют большинство DM), мы убиваем двух зайцев одним выстрелом, объясняя DM и решая проблему отсутствия симметрии, нарушающей сильное взаимодействие.
  • Гравитино и самый легкий суперсимметричный партнер : оба из них требуют суперсимметрии, но они являются основными кандидатами в DM.
Manishearth
источник
2
Темная материя почти наверняка никак не взаимодействует, не формирует и не образует электромагнитное поле. Некоторое время люди думали, что причиной могут быть MACHO (будь то коричневые дварфы или черные дыры звездной массы), но это было исключено из исследований микролинзирования по пути Микли. Тем не менее, существует значительное изменение в том, что темная материя взаимодействует через слабую силу (именно поэтому были предложены различные типы нейтрино - правосторонние нейтрино, стерильные нейтрино и т. Д.).
astromax
1
Кроме того, можете ли вы быть более конкретным, когда говорите «Нейтрино». Здесь есть несколько возможностей.
astromax
1
@astromax Разве MACHO не считаются частью DM во вселенной? Я знаю, что они меньшинство, но IIRC их все еще считают DM. Вы правы насчет нейтрино, я планировал добавить немного, но забыл. Делаю так сейчас.
Manishearth
1
Хотя MACHO трудно обнаружить (так как они очень слабые; например, коричневые карлики, нейтронные звезды и т. Некоторая работа была проделана, чтобы оценить количество массы из-за таких объектов, и это все еще даже близко не подходит к суммированию. Черные дыры, хотя никто не знает, что происходит внутри горизонта событий, также не суммируют того, что необходимо для описания того, что говорят нам динамика галактик / скоплений и массовые реконструкции из линз, рентгеновских и SZ-измерений. Насколько нам известно, гравитация является единственным подтвержденным взаимодействием.
astromax
2
Хорошо - вещи, которые состоят из составных частиц с зарядом (протоны / электроны или кварки), излучают фотоны. Ускоряющие / замедляющие заряженные частицы производят излучение, поэтому нет, между ними все еще есть принципиальная разница.
astromax