Thí sinh hạt tối

Vật chất tối dường như thống trị thành phần vật chất của vũ trụ so với vật chất phát sáng, hoặc baryonic. Mặc dù nó không tương tác điện từ (nó không hấp thụ, tán xạ hoặc phát ra photon), nhưng có một núi bằng chứng ngày càng tăng về sự tồn tại của nó thông qua tương tác hấp dẫn với các ngôi sao, thiên hà và cụm sao, cũng như ảnh hưởng của nó các vật thể phía sau nó thông qua cái gọi là thấu kính hấp dẫn.

Câu hỏi của tôi là, các ứng cử viên hạt hứa hẹn nhất của vật chất tối là gì, và thí nghiệm nào hiện đang tồn tại (hoặc sẽ tồn tại) để cố gắng trả lời câu hỏi này?

cosmology matter dark-matter

— chiêm tinh
nguồn

Khi bạn nói ứng viên "hạt", tôi cho rằng bạn đang loại trừ MACHO và RAMBO . MACHO là những vật thể "tối" ở quy mô sao như lỗ đen, sao neutron, sao lùn nâu, v.v. RAMBO là cụm của các vật thể tối tương tự. MACHO và RAMBO được làm từ vật chất chủ yếu là baryonic (vật dụng hàng ngày như proton và neutron - electron không phải là baryon nhưng chúng cũng có thể là một phần của vấn đề này).

Điều này để lại cho chúng tôi các WIMP và các ứng cử viên hạt khác có thể. Tôi không biết chi tiết về bất kỳ thử nghiệm nào đang tìm kiếm những thứ này (tôi sẽ xem liệu tôi có thể tìm ra nó và cập nhật câu trả lời sau vài ngày không), nhưng các ứng cử viên chính là:

Neutrino : Rất khó có khả năng chúng tạo nên bất kỳ khối đáng kể nào của DM trong vũ trụ của chúng ta, nhưng chúng xứng đáng được đề cập.
Neutrino vô trùng (Tôi đang sử dụng thuật ngữ theo nghĩa cụ thể ở đây, không phải nghĩa chung): Loại neutrino này thuận tay phải và chỉ tương tác hấp dẫn (lưu ý rằng cũng có thể có neutrino hoạt động thuận tay phải). Có một số bằng chứng sơ bộ cho thấy rằng những điều này có thể tồn tại.
Các trục : Đây chỉ là giả thuyết, nhưng nếu chúng tồn tại (và chiếm phần lớn DM), chúng ta giết hai con chim bằng một hòn đá bằng cách giải thích DM và giải quyết sự thiếu đối xứng phá vỡ trong tương tác mạnh.
Gravitinos và Đối tác siêu đối xứng nhẹ nhất : Cả hai đều yêu cầu siêu đối xứng để giữ, nhưng họ là những ứng cử viên DM chính.

— Manishearth
nguồn

Vật chất tối gần như chắc chắn không tương tác theo bất kỳ cách nào, hình dạng hoặc hình thành điện từ. Trong một thời gian, mọi người nghĩ rằng MACHO có khả năng là nguyên nhân (cho dù họ là người lùn nâu hay hố đen khối sao), nhưng điều này đã được loại trừ thông qua các nghiên cứu vi mô về Mikly Way. Tuy nhiên, có một sự thay đổi đáng kể rằng vật chất tối tương tác thông qua lực yếu (đó là lý do tại sao nhiều loại neutrino khác nhau đã được đề xuất - neutrino thuận tay phải, neutrino vô trùng, v.v.).

— Astromax

Ngoài ra, bạn có thể cụ thể hơn khi bạn nói "Neutrino". Có một số khả năng ở đây.

— Astromax

@astromax Không phải MACHO vẫn được coi là một phần của DM trong vũ trụ? Tôi biết rằng họ là thiểu số, nhưng IIRC họ vẫn được coi là DM. Bạn nói đúng về bit neutrino, tôi dự định thêm một chút nhưng quên mất. Làm như vậy bây giờ.

— Manishearth

Mặc dù MACHO rất khó phát hiện (vì chúng rất mờ nhạt, ví dụ - người lùn nâu, sao neutron, v.v.), chúng chắc chắn được làm từ nội dung baryonic. Một số công việc đã được thực hiện để ước tính khối lượng do các vật thể như thế này và nó thậm chí còn không đến gần để thêm vào. Các lỗ đen, mặc dù không ai biết điều gì xảy ra bên trong chân trời sự kiện, cũng không thêm vào những gì cần thiết để mô tả động lực học của cụm thiên hà / cụm và tái tạo khối lượng từ các phép đo thấu kính, tia X và SZ cho chúng ta biết. Cho đến nay chúng ta biết, trọng lực là tương tác duy nhất được xác nhận.

— Astromax

Vâng - những thứ được cấu thành từ các hạt tổng hợp có điện tích (proton / electron, hoặc quark), tỏa ra các photon. Các hạt tích điện tăng tốc / giảm tốc tạo ra bức xạ, vì vậy không, vẫn có sự khác biệt cơ bản giữa hai hạt.

— Astromax