Pitanje:
Kandidati za čestice tamne materije
astromax
2013-09-27 19:17:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Čini se da tamna materija dominira komponentom materije u svemiru u usporedbi sa svjetlećom ili barionskom materijom. Iako ne komunicira elektromagnetski (ne apsorbira, ne raspršuje ili ne emitira fotone), postoji sve veća planina dokaza o njegovom postojanju zahvaljujući gravitacijskim interakcijama sa zvijezdama, galaksijama i nakupinama, kao i utjecaj na predmeti iza njega kroz ono što je poznato kao gravitacijsko leće.

Moje pitanje je, koji su najperspektivniji kandidati za čestice tamne tvari i koji eksperimenti trenutno postoje (ili će postojati) da bi se pokušalo odgovoriti na ovo pitanje?

Jedan odgovor:
#1
+10
Manishearth
2013-09-27 19:58:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kad kažete kandidate za "čestice", pretpostavljam da izuzimate MACHOs i RAMBOs. MACHO su "tamni" objekti na zvjezdanoj ljestvici poput crnih rupa, neutronskih zvijezda, smeđih patuljaka itd. RAMBO su nakupine sličnih tamnih objekata. MACHO-i i RAMBO-i izrađeni su prvenstveno od barionske materije (svakodnevne stvari poput protona i neutrona - elektroni nisu barioni, ali i oni mogu biti dio toga).

Ovo nam ostavlja WIMP-ove i moguće druge kandidate za čestice. Ne znam detalje bilo kakvih eksperimenata koji traže ove slučajeve (vidjet ću mogu li to saznati i ažurirati odgovor za nekoliko dana), ali glavni kandidati za čestice su:

  • Neutrino: Malo je vjerojatno da oni čine neki značajan dio DM-a u našem svemiru, ali zaslužuju spomen.
  • Sterilni neutrini (Ovdje koristim izraz u specifičnom smislu, a ne općenitom smislu): Ova vrsta neutrina je dešnjak i djeluje samo gravitacijski (imajte na umu da i aktivni neutrini mogu biti dešnjaci). Postoje neki preliminarni dokazi koji sugeriraju da bi mogli postojati.
  • Aksioni: Hipotetični su, ali ako postoje (i čine većinu DM-a), ubijemo dvije ptice s jedan kamenčić objašnjavanjem DM-a i rješavanjem nedostatka simetrije koji prekida jaku interakciju.
  • Gravitinos i najlakši supersimetrični partner: i jedno i drugo zahtijeva supersimetrija, ali oni su glavni kandidati za DM.
Tamna tvar gotovo sigurno ne djeluje na bilo koji način, oblikuje se ili oblikuje elektromagnetski. Neko su vrijeme ljudi mislili da su uzročnici MACHO potencijalno uzrok (bilo da su to smeđi patuljci ili crne rupe zvjezdanih masa), ali to je isključeno kroz studije mikrolensiranja Mikly Waya. Međutim, postoji značajna promjena da tamna tvar uzajamno djeluje preko slabe sile (zbog čega su predložene razne vrste neutrina - desnoruki neutrali, sterilni neutrini itd.).
Također, možete li biti konkretniji kada kažete "Neutrinos". Ovdje postoje brojne mogućnosti.
@astromax Zar se MACHO-ima još uvijek ne smatra _ dijelom DM-a u svemiru? Znam da su manjina, ali IIRC se i dalje smatraju DM-om. U pravu si za bit neutrina, planirao sam dodati malo, ali zaboravio sam. Čineći to sada.
Iako je MACHO teško otkriti (budući da su vrlo slabi; npr. Smeđi patuljci, neutronske zvijezde itd.), Zasigurno su izrađeni od barionskog sadržaja. Izvršen je određeni rad na procjeni količine mase zbog takvih predmeta, ali još uvijek nije ni blizu zbrajanja. Crne rupe, iako nitko ne zna što se događa unutar horizonta događaja, također ne dodaju ono što je potrebno za opisivanje onoga što nam dinamika galaksija / jata i rekonstrukcije mase iz leća, rendgenskih i S-Z mjerenja govore da postoji. Koliko nam je poznato, gravitacija je jedina potvrđena interakcija.
@astromax Da, znam. Samo kažem da su još uvijek dio (koliko god malen bio) DM-a. Većina DM-a (gdje se događaju zanimljive stvari) odnosi se na WIMP-ove i slične vrste. Ili griješim kad kategoriziram MACHO-ove kao vrstu DM-a?
Shvaćam što govorite, ali funamentalno vjerujem (ako se pokaže tačnim da DM ne djeluje elektromagnetski, na što ukazuju svi dokazi) da pogrešno kategorizirate stvari koje jednostavno teško vidimo kao dio DM-a svemira. Ako se pronađe DM čestica, tada biste bili u krivu kad biste rekli da se neutronska zvijezda ili smeđi patuljak sastoji od DM-a - oni to nisu. Znamo od čega su.
@astromax Ah, vidim. Pa, definicija koju sam oduvijek znao je da DM jednostavno mora biti nesvjestan (ovo se podudara s definicijom Wikipedije, iako u to ne vjerujem toliko). Ne bih rekao da su neutronske zvijezde _izrađene_ od tamne materije - ne mislim da DM treba biti čestica. Umjesto toga, kažem da se neki postotak nesvijetleće gravitacijske tvari u svemiru (tj. Onoga što ja nazivam Tamnom materijom) sastoji od BH-a i neutronskih zvijezda i čega već.
Pa - stvari koje se sastoje od kompozitnih čestica s nabojem (protoni / elektroni ili kvarkovi) zrače fotonima. Ubrzavanje / usporavanje nabijenih čestica proizvodi zračenje, pa ne, još uvijek postoji temeljna razlika između njih dvoje.
Mislio sam da tamna tvar ne djeluje samo pomoću gravitacije, nisam znao da koristi i slabu nuklearnu silu. Ali to ne djeluje na daljinu. Da biste vidjeli tamnu materiju, trebao bi biti važan izbor instrumenata. Uobičajeni teleskopi, kako na zemlji tako i na svemiru, osjetljivi su na različite dijelove elektromagnetskog spektra, otkrivajući fotone koje emitiraju kozmički objekti. Da bi se vidjelo nešto što djeluje samo putem gravitacije, potreban je gravitacijski teleskop koji može vidjeti gravitacijske valove emitirane tamnom materijom / energijom. http://lisa.nasa.gov/ je takav primjer. Mogu li tamna tvar biti stvari koje nisu čestice?
Mnogi ljudi vjeruju da tamna tvar u stvari može djelovati i preko slabe sile, zbog čega je izgrađen (i bit će izgrađen) vrlo dugačak popis eksperimenata kako bi se tražila takva vrsta potpisa. @jmarina, da biste odgovorili na vaše pitanje o "gravitacijskom teleskopu", imate pravu ideju, ali zaboravljate da svjetlost iz pozadinskih predmeta može biti iskrivljena masom prednjeg plana - ovo je osnova za ono što je poznato kao gravitacijsko leće i trenutno je jedna od naših najboljih metoda mapiranja tamne materije u svemiru.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...