Kandidaten für Dunkle Materie

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Dunkle Materie scheint die Materiekomponente des Universums im Vergleich zu leuchtender oder baryonischer Materie zu dominieren. Obwohl es nicht elektromagnetisch wechselwirkt (es absorbiert, streut oder emittiert keine Photonen), gibt es immer mehr Beweise für seine Existenz durch seine gravitativen Wechselwirkungen mit Sternen, Galaxien und Clustern sowie seinen Einfluss auf Objekte dahinter durch sogenannte Gravitationslinsen.

Meine Frage ist, was sind die vielversprechendsten Partikelkandidaten für Dunkle Materie und welche Experimente existieren (oder werden existieren), um diese Frage zu beantworten?

cosmology matter dark-matter Astromax
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Antworten:

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Wenn Sie "Partikel" -Kandidaten sagen, gehe ich davon aus, dass Sie MACHOs und RAMBOs ausschließen . MACHOs sind "dunkle" Objekte auf der Sternskala wie Schwarze Löcher, Neutronensterne, Braune Zwerge usw. RAMBOs sind Cluster von ähnlichen dunklen Objekten. MACHOs und RAMBOs bestehen hauptsächlich aus baryonischer Materie (alltägliche Dinge wie Protonen und Neutronen - Elektronen sind keine Baryonen, aber sie können auch ein Teil davon sein).

Dies lässt uns mit den WIMPs und möglichen anderen Partikelkandidaten zurück. Ich kenne die Details von Experimenten, die diese spontan suchen, nicht (ich werde sehen, ob ich es herausfinden und die Antwort in ein paar Tagen aktualisieren kann), aber die wichtigsten Partikelkandidaten sind:

  • Neutrinos : Es ist sehr unwahrscheinlich, dass diese einen signifikanten Teil der DM in unserem Universum ausmachen, aber sie verdienen eine Erwähnung.
  • Sterile Neutrinos (ich verwende den Begriff hier im speziellen Sinne, nicht im allgemeinen Sinne): Diese Art von Neutrino ist rechtshändig und interagiert nur gravitativ (beachte, dass es auch rechtshändige aktive Neutrinos geben kann). Es gibt einige vorläufige Beweise dafür, dass diese existieren könnten.
  • Axionen : Diese sind hypothetisch, aber wenn sie existieren (und den größten Teil der DM ausmachen), schlagen wir zwei Fliegen mit einer Klappe, indem wir sowohl die DM erklären als auch den Mangel an Symmetrie beheben, der in der starken Wechselwirkung bricht.
  • Gravitinos und der leichteste supersymmetrische Partner : Beide benötigen Supersymmetrie, um zu halten, aber sie sind wichtige DM-Kandidaten.
Manishearth
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Dunkle Materie interagiert mit ziemlicher Sicherheit in keiner Weise, formt oder formt sich elektromagnetisch. Eine Weile dachten die Leute, dass MACHOs möglicherweise die Ursache sind (ob es sich um braune Zwerge oder stellare schwarze Löcher handelt), aber dies wurde durch Mikrolinsenstudien des Mikly Way ausgeschlossen. Es gibt jedoch eine signifikante Änderung, dass dunkle Materie über die schwache Kraft interagiert (weshalb verschiedene Arten von Neutrinos vorgeschlagen wurden - rechtshändige Neutrinos, sterile Neutrinos usw.).
Astromax
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Können Sie auch präziser sein, wenn Sie "Neutrinos" sagen? Hier gibt es eine Reihe von Möglichkeiten.
Astromax
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@astromax Werden MACHOs nicht immer noch als Teil der DM im Universum angesehen? Ich weiß, dass sie eine Minderheit sind, aber im IIRC gelten sie immer noch als DM. Sie haben Recht mit dem Neutrinobit, ich wollte es hinzufügen, habe es aber vergessen. Tun Sie das jetzt.
Manishearth
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Obwohl MACHOs schwer zu erkennen sind (da sie sehr schwach sind, z. B. braune Zwerge, Neutronensterne usw.), bestehen sie zweifellos aus Baryonen. Es wurde einige Arbeit geleistet, um die Menge an Masse aufgrund solcher Objekte abzuschätzen, und es kommt immer noch nicht annähernd der Summe gleich. Obwohl niemand weiß, was innerhalb des Ereignishorizonts passiert, summieren sich die schwarzen Löcher nicht zu dem, was erforderlich ist, um die Dynamik von Galaxien / Clustern und Massenrekonstruktionen aus Linsen-, Röntgen- und SZ-Messungen zu beschreiben. Soweit wir wissen, ist die Schwerkraft die einzige bestätigte Wechselwirkung.
Astromax
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Nun - Dinge, die aus geladenen Kompositpartikeln (Protonen / Elektronen oder Quarks) bestehen, strahlen Photonen aus. Das Beschleunigen / Verlangsamen geladener Teilchen erzeugt Strahlung, also gibt es immer noch einen fundamentalen Unterschied zwischen den beiden.
Astromax