Calon Partikel Dark Matter

21

Materi gelap tampaknya mendominasi komponen materi dari alam semesta dibandingkan dengan materi bercahaya, atau baryonik. Meskipun tidak berinteraksi secara elektromagnetik (tidak menyerap, menyebarkan, atau memancarkan foton), ada segunung bukti yang terus meningkat untuk keberadaannya melalui interaksi gravitasi dengan bintang, galaksi, dan kluster, serta pengaruhnya terhadap benda di belakangnya melalui apa yang dikenal sebagai pelensaan gravitasi.

Pertanyaan saya adalah, kandidat partikel gelap apa yang paling menjanjikan, dan percobaan apa yang saat ini ada (atau akan ada) untuk mencoba menjawab pertanyaan ini?

cosmology matter dark-matter astromax
sumber

Jawaban:

10

Ketika Anda mengatakan kandidat "partikel", saya menganggap Anda tidak termasuk MACHO dan RAMBO . MACHO adalah benda "gelap" pada skala bintang seperti lubang hitam, bintang neutron, katai coklat, dll. RAMBO adalah kumpulan benda gelap yang serupa. MACHO dan RAMBO dibuat terutama dari bahan baryonik (barang sehari-hari seperti proton dan neutron - elektron bukan baryon tetapi mereka juga bisa menjadi bagian dari ini).

Ini meninggalkan kita dengan WIMP dan kemungkinan kandidat partikel lainnya. Saya tidak tahu detail percobaan yang mencari ini begitu saja (saya akan melihat apakah saya dapat menemukannya dan memperbarui jawabannya dalam beberapa hari), tetapi kandidat partikel utama adalah:

  • Neutrino : Sangat tidak mungkin bahwa ini merupakan bagian penting dari DM di alam semesta kita, tetapi mereka layak disebutkan.
  • Neutrino steril (Saya menggunakan istilah ini dalam pengertian khusus di sini, bukan pengertian umum): Neutrino jenis ini adalah tangan kanan dan hanya berinteraksi secara gravitasi (perhatikan juga bahwa ada neutrino aktif tangan kanan, juga). Ada beberapa bukti awal yang menunjukkan bahwa ini mungkin ada.
  • Axions : Ini adalah hipotetis, tetapi jika mereka ada (dan merupakan mayoritas DM), kami membunuh dua burung dengan satu batu dengan menjelaskan DM dan menyelesaikan kurangnya putus simetri dalam interaksi yang kuat.
  • Gravitinos dan Mitra Supersimetri Teringan : Keduanya membutuhkan supersimetri, tetapi mereka adalah kandidat DM utama.
Manishearth
sumber
2
Materi gelap hampir pasti tidak berinteraksi dengan cara apa pun, bentuk, atau bentuk elektromagnetik. Untuk sementara orang berpikir bahwa MACHOs berpotensi menjadi penyebabnya (apakah mereka adalah kurcaci coklat atau lubang hitam masal bintang), tetapi ini telah dikesampingkan melalui studi microlensing dari Mikly Way. Namun, ada perubahan signifikan bahwa materi gelap berinteraksi melalui gaya lemah (itulah sebabnya berbagai jenis neutrino telah diusulkan - neutrino tangan kanan, neutrino steril, dll.).
astromax
1
Juga, bisakah Anda lebih spesifik ketika Anda mengatakan "Neutrinos". Ada sejumlah kemungkinan di sini.
astromax
1
@astromax Bukankah MACHO masih dianggap sebagai bagian dari DM di alam semesta? Saya tahu bahwa mereka adalah minoritas, tetapi IIRC mereka masih dianggap DM. Anda benar tentang bit neutrino, saya berencana menambahkan sedikit tetapi lupa. Lakukan sekarang.
Manishearth
1
Meskipun MACHO sulit untuk dideteksi (karena mereka sangat redup; misalnya - katai coklat, bintang neutron, dll.), Mereka tentu saja terbuat dari konten baryonic. Beberapa pekerjaan telah dilakukan untuk memperkirakan jumlah massa karena benda-benda seperti ini, dan itu masih belum mendekati penjumlahan. Lubang hitam, meskipun tidak ada yang tahu apa yang terjadi di dalam cakrawala peristiwa, juga tidak menambahkan apa yang diperlukan untuk menggambarkan apa yang dinamika galaksi / kluster dan rekonstruksi massa dari pelensaan, x-ray, dan pengukuran SZ memberi tahu kita ada di sana. Sejauh yang kita tahu, gravitasi adalah satu-satunya interaksi yang dikonfirmasi.
astromax
2
Nah - benda-benda yang tersusun dari partikel komposit dengan muatan (proton / elektron, atau quark), memancarkan foton. Partikel bermuatan percepatan / perlambatan menghasilkan radiasi, jadi tidak, masih ada perbedaan mendasar antara keduanya.
astromax