Горячая темная материя

Горячая темная материя ( HDM ) — это теоретическая форма темной материи , состоящая из частиц, движущихся с ультрарелятивистскими скоростями.

Темная материя — это форма материи, которая не излучает и не поглощает свет. В физике такое поведение характеризуется тем, что темная материя не взаимодействует с электромагнитным излучением , что делает ее темной и необнаружимой с помощью обычных физических инструментов. ^[1] Данные кривых вращения галактик показывают, что около 80% массы галактики невозможно увидеть, что вынуждает исследователей изобретать способы, которые косвенно обнаруживают ее через влияние темной материи на гравитационные флуктуации. ^[2] Как мы увидим ниже, полезно различать темную материю на «горячую» (HDM) и « холодную » (CDM) типы – некоторые даже предполагают наличие золотой середины в виде «теплой» темной материи (WDM). Терминология относится к массе частиц темной материи (которая определяет скорость, с которой они движутся): HDM движется быстрее, чем CDM, поскольку теоретически частицы HDM имеют меньшую массу. ^[3]

Роль в формировании галактик

С точки зрения применения распределение горячей темной материи также могло бы помочь объяснить, как и сверхскопления галактик образовались скопления после Большого взрыва . Теоретики утверждают, что существует два класса темной материи: 1) те, которые «собираются вокруг отдельных членов скопления видимых галактик» и 2) те, которые охватывают «скопления в целом». Поскольку холодная темная материя обладает более низкой скоростью, она может быть источником «меньших комков размером с галактику», как показано на изображении. ^[4] Таким образом, горячая темная материя должна соответствовать образованию более крупных агрегатов массы, окружающих целые скопления галактик. Однако данные космического микроволнового фонового излучения, измеренные спутником COBE , очень однородны, и такие высокоскоростные частицы горячей темной материи не могут образовывать сгустки размером с галактики, начиная с такого гладкого начального состояния, что подчеркивает несоответствие в том, что Теория темной материи и фактические данные говорят. Теоретически, чтобы объяснить относительно мелкомасштабные структуры в наблюдаемой Вселенной , необходимо привлечь холодную темную материю или WDM. Другими словами, горячая темная материя, являющаяся единственным веществом, объясняющим формирование космических галактик, больше не жизнеспособна, в результате чего горячая темная материя помещается под более широкий зонт теории смешанной темной материи (MDM).

нейтрино

Примером горячей частицы темной материи является нейтрино . ^[5] Нейтрино имеют очень малую массу и не участвуют в двух из четырех фундаментальных сил: электромагнитном взаимодействии и сильном взаимодействии . Они взаимодействуют посредством слабого взаимодействия и, скорее всего, гравитации , но из-за слабой силы этих сил их трудно обнаружить. Ряд проектов, таких как Супер-Камиоканде нейтринная обсерватория в Гифу , Япония , в настоящее время изучают эти нейтрино.

См. также

Модель Lambda-CDM - Модель космологии Большого взрыва
Модифицированная ньютоновская динамика - гипотеза, предлагающая модификацию законов Ньютона.
Слабо взаимодействующая тонкая частица (WISP)

Ссылки

^ Макгоф, Стейси (2007). «Взгляд сквозь темную материю». Наука . 317 (5838): 607–608. дои : 10.1126/science.1144534 . JSTOR 20037494 . ПМИД 17673645 . S2CID 117042201 .
^ Дрейк, Надя (2012). «Тёмная материя, где ты?». Новости науки . 181 (10): 5–6. JSTOR 41697649 .
^ Мэтт Уильямс (31 августа 2016 г.). «Темная материя — горячая или нет?» . Проверено 2 июня 2017 г.
^ Коуэн, Р. (1996). «Прослеживание архитектуры темной материи». Новости науки . 149 (6): 87. Бибкод : 1996SciN..149...87C . дои : 10.2307/3979991 . JSTOR 3979991 .
^ Ханнестад, Стин; Мириззи, Алессандро; Раффельт, Георг Г.; Вонг, Ивонн YY (2 августа 2010 г.). «Нейтрино и аксионы связывают горячую темную материю после WMAP-7». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2010 (8): 001. arXiv : 1004.0695 . Бибкод : 2010JCAP...08..001H . дои : 10.1088/1475-7516/2010/08/001 . ISSN 1475-7516 . S2CID 54939773 .

Дальнейшее чтение

Бертоне, Джанфранко (2010). Частица темной материи: наблюдения, модели и поиски . Издательство Кембриджского университета . п. 762. ИСБН 978-0-521-76368-4 .

Внешние ссылки

[1] Макгоф, Стейси (2007). «Взгляд сквозь темную материю». Наука . 317 (5838): 607–608. дои : 10.1126/science.1144534 . JSTOR 20037494 . ПМИД 17673645 . S2CID 117042201 .

[2] Дрейк, Надя (2012). «Тёмная материя, где ты?». Новости науки . 181 (10): 5–6. JSTOR 41697649 .

[3] Мэтт Уильямс (31 августа 2016 г.). «Темная материя — горячая или нет?» . Проверено 2 июня 2017 г.

[4] Коуэн, Р. (1996). «Прослеживание архитектуры темной материи». Новости науки . 149 (6): 87. Бибкод : 1996SciN..149...87C . дои : 10.2307/3979991 . JSTOR 3979991 .

[5] Ханнестад, Стин; Мириззи, Алессандро; Раффельт, Георг Г.; Вонг, Ивонн YY (2 августа 2010 г.). «Нейтрино и аксионы связывают горячую темную материю после WMAP-7». Журнал космологии и физики астрочастиц . 2010 (8): 001. arXiv : 1004.0695 . Бибкод : 2010JCAP...08..001H . дои : 10.1088/1475-7516/2010/08/001 . ISSN 1475-7516 . S2CID 54939773 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]