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
-
Темная материя - гипотетическая форма материи, составляющая большую часть материи Вселенной.
- Горячая темная материя (HDM) - теоретическая форма темной материи, состоящая из частиц, движущихся с ультрарелятивистскими скоростями.
- Холодная темная материя (CDM) - гипотетический тип темной материи в физике.
- Лямбда-CDM модель - Модель космологии большого взрыва
- Модифицированная динамика Ньютона - Гипотеза, предлагающая модификацию законов Ньютона
Рекомендации
- Виль, Маттео; Lesgourgues, Жюльен; Haehnelt, Martin G .; Матаррезе, Сабино; Риотто, Антонио (31 марта 2005 г.). «Сдерживание кандидатов в теплую темную материю, включая стерильные нейтрино и легкое гравитино, с помощью WMAP и Lyman-αforest». Physical Review D . 71 (6): 063434. arXiv : astro-ph / 0501562 . Bibcode : 2005PhRvD..71f3534V . DOI : 10.1103 / physrevd.71.063534 . ISSN 1550-7998 . S2CID 119445620 .
- Кинг, Стивен Ф.; Мерл, Александр (2012-08-16). «Теплая темная материя из кэВинов». Журнал космологии и физики астрономических частиц . 2012 (8) : 016. arXiv : 1205.0551 . Bibcode : 2012JCAP ... 08..016K . DOI : 10.1088 / 1475-7516 / 2012/08/016 . ISSN 1475-7516 . S2CID 118342558 .
- Gao, L .; Теунс, Т. (14 сентября 2007 г.). «Освещение Вселенной нитями». Наука . 317 (5844): 1527–1530. arXiv : 0709.2165 . Bibcode : 2007Sci ... 317.1527G . DOI : 10.1126 / science.1146676 . ISSN 0036-8075 . PMID 17872439 . S2CID 18545632 .
- Lin, WB; Хуанг, DH; Чжан, X .; Бранденбергер, Р. (05.02.2001). «Нетепловое образование слабовзаимодействующих массивных частиц и субгалактическая структура Вселенной». Письма с физическим обзором . 86 (6): 954–957. arXiv : astro-ph / 0009003 . Bibcode : 2001PhRvL..86..954L . DOI : 10.1103 / physrevlett.86.954 . ISSN 0031-9007 . PMID 11177983 .
- Миллис, Джон. Теплая темная материя. About.com. Проверено 23 января 2013 г. http://space.about.com/od/astronomydictionary/g/Warm-Dark-Matter.htm .
дальнейшее чтение
- Бертоне, Джанфранко (2010). Частица темной материи: наблюдения, модели и поиски . Издательство Кембриджского университета . п. 762. ISBN 978-0-521-76368-4.