Теплая темная материя - Warm dark matter

Теплая темная материя ( WDM ) - это гипотетическая форма темной материи , которая по своим свойствам занимает промежуточное положение между горячей темной материей и холодной темной материей , в результате чего формирование структуры происходит снизу вверх сверху их свободно-текущей шкалы и сверху вниз ниже их масштаба. бесплатный потоковый масштаб. Наиболее распространенные кандидаты в WDM - стерильные нейтрино и гравитино . WIMP ( слабовзаимодействующие массивные частицы ) при нетепловом образовании могут быть кандидатами на теплую темную материю. В целом, однако, термически произведенные вимпы являются кандидатами на холодную темную материю .

кэВин и ГэВин

Одна возможная частица-кандидат в WDM с массой в несколько кэВ возникает в результате введения в Стандартную модель физики частиц двух новых фермионов с нулевым зарядом и нулевым лептонным числом : «инертные фермионы с массой кэВ» (кэВин) и «инертные фермионы с массой ГэВ "(ГэВины). кэВины перепроизводятся, если они достигают теплового равновесия в ранней Вселенной, но в некоторых сценариях производство энтропии в результате распада нестабильных более тяжелых частиц может снизить их содержание до правильного значения. Эти частицы считаются «инертными», потому что они имеют подавленное взаимодействие только с Z-бозоном . Стерильные нейтрино с массой в несколько кэВ являются возможными кандидатами на кэВины. При температурах ниже электрослабого масштаба их единственные взаимодействия с частицами стандартной модели - это слабые взаимодействия из-за их смешивания с обычными нейтрино . Из-за малого угла смешивания они не продуцируются чрезмерно, поскольку замерзают до достижения теплового равновесия. Их свойства согласуются с астрофизическими ограничениями, вытекающими из формирования структуры и принципа Паули, если их масса превышает 1-8 кэВ.

В феврале 2014 года различные анализы извлекли из спектра рентгеновского излучения, наблюдаемого XMM-Newton , монохроматический сигнал около 3,5 кэВ. Этот сигнал исходит от разных скоплений галактик (таких как Персей и Центавр ), и несколько сценариев теплой темной материи могут оправдать такую ​​линию. Мы можем привести, например, кандидатуру 3,5 кэВ, аннигилирующую на 2 фотона, или частицу темной материи с энергией 7 кэВ, распадающуюся на фотон и нейтрино.

В ноябре 2019 года при анализе взаимодействия различной материи галактического гало с плотностями и распределением звездных потоков, исходящих от спутников Млечного Пути, они смогли ограничить минимумы массы для возмущений плотности теплой темной материей Кевинса в GD- 1 и Pal 5 потоков. Это нижний предел массы тепловых реликтов теплой темной материи mWDM> 4,6 кэВ; или добавление количества карликовых спутников mWDM> 6,3 кэВ

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение