Cesko.wiki Lehká temná hmota
Author
Albert FloresV astronomii a kosmologii je lehká temná hmota kandidátem na temnou hmotu slabě interagujících masivních částic (WIMP) s hmotností méně než 1 GeV. Tyto částice jsou těžší než teplá temná hmota a horká temné hmoty, ale jsou lehčí než tradiční formy chladné temné hmoty. Leeova-Weinbergova vazební limitní hmotnost oblíbeného kandidáta temné hmoty, který interaguje prostřednictvím slabé interakce \approx 2 GeV. To zákonitě vzniká následovně. Čím nižší hmotnost WIMPů je, tím nižší je anihilační účinný průřez, která je určen vzorcem \approx m^2/M^4, kde m je hmotnost WIMPu a M hmotnost Z-bosonu. To znamená, že produkce WIMPu nízké hmotnosti, které by byly hojně produkovány v raném vesmíru, zamrzla (tj. došlo k zastavení interakce) mnohem dříve, a proto při vyšší teplotě, než WIMPy s vyšší hmotností. To vede k vyšší hustotě reliktů WIMPů. Kdyby byla hmotnost nižší než \sim 2 GeV hustota reliktů WIMPů by zakřivila vesmír do sebe.
Některé z mála mezer umožňují, aby se zabránilo Leeově-Weinbergově limitu bez zavedení nových sil pod elektroslabým měřítkem, které byly vyloučeny pomocí urychlovačových experimentů (CERN, Tevatron), a v rozkladu B mezonu.
Životaschopný způsob budování modelů lehké temné hmoty je tedy postulovat nové lehké bosony. Tím se zvyšuje účinný průřez anihilace a snižuje se vázání temné hmoty a částic Standardního Modelu, což je v souladu s urychlovačovými experimenty.
Motivace
V posledních letech se lehká temná hmota stala populární díky mnoha výhodám, které teorie má. Sub-GeV temná hmota byla použit k vysvětlení pozitronových přebytků v galaktické centru pozorovaných družicí INTEGRAL, přebytku gama záření z galaktického středu a extragalaktických zdrojů. +more Také bylo navrženo, že lehká temné hmota může vysvětlit malý rozdíl v naměřené hodnotě konstanty jemné struktury v různých experimentech.