Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Теплая темная материя ( WDM ) - это гипотетическая форма темной материи, которая имеет промежуточные свойства между свойствами горячей темной материи и холодной темной материи , 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 в теплую темную материю. В целом, однако, термически произведенные вимпы являются кандидатами на холодную темную материю .

кэВины и ГэВины [ править ]

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 нужного значения. Эти частицы считаются «инертными», потому что они подавляют взаимодействие только с Z-бозоном . Стерильные нейтрино с массой в несколько кэВ - возможные кандидаты на кэВины. При температурах нижеэлектрослабый масштаб, их единственные взаимодействия со стандартными модельными частицами - это слабые взаимодействия из-за их смешивания с обычными нейтрино . Из-за малого угла смешивания они не производятся 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 [1] [2] 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 назвать, например, кандидата 3,5 кэВ, аннигилирующего на 2 фотона [3], или частицу темной материи с энергией 7 кэВ, распадающуюся на фотон и нейтрино. [4]

В ноябре 2019 года при анализе взаимодействия различной материи галактических 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. Это нижний предел массы тепловых реликтов теплой темной материи mWDM> 4,6 кэВ; или добавление количества карликовых спутников mWDM> 6.3 кэВ [5]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Бюльбюль, Эсра; Маркевич, Максим; Фостер, Адам; Smith, Randall K .; Левенштейн, Майкл; Рэндалл, Скотт В. (10.06.2014). «Обнаружение неопознанной эмиссионной линии в суммированном рентгеновском спектре скоплений галактик» . Астрофизический журнал . 789 (1): 13. arXiv : 1402.2301 . Bibcode : 2014ApJ ... 789 ... 13В . DOI : 10.1088 / 0004-637x / 789/1/13 . ISSN  0004-637X .
  2. ^ Боярский, А .; Ручайский, О .; Якубовский, Д .; Франсе, Дж. (15 декабря 2014 г.). «Неопознанная линия в рентгеновских спектрах галактики Андромеды и скопления галактик Персей». Письма с физическим обзором . 113 (25): 251301. arXiv : 1402.4119 . Bibcode : 2014PhRvL.113y1301B . DOI : 10.1103 / physrevlett.113.251301 . ISSN 0031-9007 . PMID 25554871 . S2CID 21406370 .   
  3. ^ Dudas, Эмилиан; Эртье, Люсьен; Мамбрини, Янн (4 августа 2014 г.). «Генерация рентгеновских линий от уничтожения темной материи». Physical Review D . 90 (3): 035002. arXiv : 1404.1927 . Bibcode : 2014PhRvD..90c5002D . DOI : 10.1103 / physrevd.90.035002 . ISSN 1550-7998 . S2CID 118573978 .  
  4. ↑ Исида, Хироюки; Чон, Кван Сик; Такахаши, Фуминобу (2014). "Стерильная темная материя нейтрино 7 кэВ от механизма разделения ароматов" Физика Письма Б . 732 : 196–200. arXiv : 1402,5837 . Bibcode : 2014PhLB..732..196I . DOI : 10.1016 / j.physletb.2014.03.044 . ISSN 0370-2693 . S2CID 119226364 .  
  5. ^ Баник, Нилианжан; Бови, Джо; Бертоне, Джанфранко; Еркал, Денис; де Бур, TJL (6 ноября 2019 г.). «Новые ограничения на природу частиц темной материи из звездных потоков». arXiv : 1911.02663 [ astro-ph.GA ].
  • Виль, Маттео; Lesgourgues, Жюльен; Haehnelt, Martin G .; Матаррезе, Сабино; Риотто, Антонио (31 марта 2005). «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 .
  • Линь, ВБ; 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 [ править ]

  • Бертоне, Джанфранко (2010). Темная материя из частиц: наблюдения, модели и поиски . Издательство Кембриджского университета . п. 762. ISBN 978-0-521-76368-4.