Мен бәрін білгім келеді

Үлкен бөлшектердің өзара әрекеттесуі

Pin
Send
Share
Send


Бұл мақала бөлшектердің гипотетикалық класы туралы.
«WIMPs» мұнда қайта бағытталады.

Астрофизикада, әлсіз әрекеттесетін массивті бөлшектер, немесе WIMPs, гипотетикалық бөлшектер болып табылады, олар қара материя мәселесін шешудің бір әдісі болып табылады. Олар «суық қара материяға» басты үміткерлердің бірі болып саналады.

Бұл бөлшектер әлсіз ядролық күшпен және ауырлық күшімен, мүмкін, әлсіз күштен күшті емес басқа әрекеттесулер арқылы өзара әрекеттеседі. Олар электромагнетизммен әрекеттеспейтіндіктен, оларды тікелей көруге болмайды және олар күшті ядролық күшпен әсер етпейтіндіктен, олар атом ядроларына қатты әсер етпейді. Қасиеттердің бұл комбинациясы WIMP-ге нейтринолардың көптеген қасиеттерін береді, бірақ олар әлдеқайда массивті және баяу емес.

Теориялық дәлелдер

Табиғатта WIMPs бар болуы гипотетикалық болса да, ол қараңғы затпен байланысты бірқатар астрофизикалық және космологиялық мәселелерді шешеді. WIMP-дің негізгі теориялық сипаттамалары:

  • Олар тек әлсіз ядролық күш пен ауырлық күші арқылы, немесе, ең болмағанда, әлсіз шкаладан жоғары емес қималармен өзара әрекеттеседі.
  • Олар стандартты бөлшектермен салыстырғанда үлкен массаға ие. (Жаппай GeV массасы бар WIMP-ді ашық-қара материк деп атауға болады.)

Қалыпты материямен әрекеттесу болмағандықтан, олар қалыпты электромагниттік бақылаулар арқылы қараңғы және көрінбейтін болады. Олардың массасы үлкен болғандықтан, олар салыстырмалы түрде баяу қозғалады, сондықтан суық болады. Нәтижесінде олар бітеліп қалуы мүмкін. Суық қара материяға толы ғаламның модельдеулері байқалатынға ұқсас галактиканың таралуын тудырады. WIMPs «суық қара материяға» негізгі үміткерлердің бірі болып саналады, ал екіншісі жаппай астрофизикалық ықшам галогендік нысандар (MACHOs) болып табылады. (Бұл атаулар контраст үшін әдейі таңдалған, WIMP-ден кейінірек MACHO-лар аталған).

Сонымен қатар, MACHO-лардан айырмашылығы, бөлшектер физикасының стандартты моделінде WIMP-дің барлық қасиеттері бар белгілі бөлшектер жоқ. Қалыпты заттармен, мысалы, нейтринолармен аз әсер ететін бөлшектер өте жеңіл, сондықтан тез қозғалады немесе ыстық болады. Ыстық қара материя галактикалардың кең көлемді құрылымын бұзып жібереді, сондықтан олар өміршең космологиялық модель болып саналмайды. WIMP тәрізді бөлшектерді стандартты үлгіні кеңейтудің танымал түрі R-паритет сақтайтын суперсимметрия болжайды, дегенмен суперсимметриядағы жаңа бөлшектердің көптігі байқалмады.

Эксперименттік анықтау

WIMP-лер тек тартылыс және әлсіз күштер арқылы әрекеттесетіндіктен, оларды анықтау өте қиын. Алайда, қазіргі уақытта WIMP құрылғыларын тікелей де, жанама түрде де анықтауға тырысу үшін көптеген тәжірибелер жүргізілуде. WIMP үшін ядролардан бөлінетін шашырау жылдамдығы үлкен детекторлық мақсатты массалар үшін маңызды болғанымен, галимдік WIMP күн сәулесінен өтіп, күн протондары мен гелий ядроларымен әрекеттесуі мүмкін. Мұндай өзара әрекеттесу WIMP-нің энергияны жоғалтуына және Күннің «қолына түсуіне» әкелуі мүмкін. Күннің ішінде WIMP көбейген сайын, олар бір-бірін жойып, жоғары энергиялы нейтриндерді қоса, әртүрлі бөлшектер түзе бастайды.1 Содан кейін бұл нейтриналар Жерге сапар шегуі мүмкін, мысалы, Жапонияның Супер-Камиоканд детекторы сияқты көптеген нейтрино телескоптарының бірінде. Осы детекторларда күніне анықталған нейтрино оқиғаларының саны WIMP қасиеттеріне, сондай-ақ Хиггс бозоны массасына байланысты. Осыған ұқсас эксперименттер жер бетіндегі WIMP жойылуынан нейтриноларды анықтау үшін жүргізілуде2 және галактикалық орталықтан34

WIMP модельдерінің көпшілігі осы эксперименттердің сәтті болуы үшін үлкен аспан денелерінде WIMP-дің үлкен саны алынатынын көрсетсе де, бұл модельдер дұрыс емес немесе қара материя құбылысының тек бір бөлігін түсіндіруі мүмкін болатындығын ескерген жөн. . Осылайша, тіпті бірнеше тәжірибелермен қамтамасыз етуге арналған жанама «суық қара материяның» бар екендігінің дәлелі тікелей анықтау өлшемдері WIMPs теориясын бекіту үшін де қажет.

Күнмен немесе Жермен кездесетін WIMP-дің көпшілігі ешқандай нәтижесіз өтеді деп күтілуде, бірақ жеткілікті үлкен детекторды кесіп өткен қараңғы материялардың көптеген WIMP -лері жиі көруге жеткілікті болады - жылына кемінде бірнеше оқиға болады. Қазіргі кездегі WIMP-ді анықтауға арналған жалпы әрекеттің стратегиясы үлкен көлемге дейін жетуге болатын өте сезімтал жүйелерді табу болып табылады. Бұл нейтриноның ашылу тарихынан және (қазірге дейін) жүйелі түрде анықталған сабақтан тұрады.

CDMS параметрінің кеңістігі 2004 жылы шығарылған. DAMA нәтижесі жасыл аймақта орналасқан және рұқсат етілмеген.

Судан шахтасында криогендік қара материктерді іздеу (CDMS) детекторы қолданатын әдіс бірнеше суық германий мен кремний кристалдарына сүйенеді. Кристалдар (әрқайсысы хоккейдің өлшемі туралы) шамамен 50 милликелвинге дейін салқындатылады. WIMP-ті кристалдан өтетін жерді анықтау үшін беттерде металл қабаты (алюминий және вольфрам) қолданылады. Бұл дизайн WIMP-мен «соққан» атомнан пайда болатын кристалл матрицасындағы тербелістерді анықтайды деп үміттенеді. Вольфрамның металл сенсорлары өте жоғары температурада ұсталады, сондықтан олар өте жоғары өткізгіш күйде болады. Ірі кристалды тербелістер металда жылу тудырады және қарсылықтың өзгеруіне байланысты анықталады.

Tracks from Directional Recolling Identification (DRIFT) бірлестігі WIMP сигналдарының бар-жоғын дәлелдеу үшін WIMP сигналының болжамды бағытын пайдалануға тырысады. DRIFT детекторлары 1 м пайдаланады3 мақсатты материал ретінде төмен қысымды көміртекті дисульфидті газ көлемі. Төмен қысымды газды қолдану WIMP-тің нысанада атоммен соқтығысуы оның бірнеше миллиметрге түсіп, газдағы зарядталған бөлшектердің ізін қалдыруын білдіреді. Бұл зарядталған жол MWPC оқу жазықтығына жіберіледі, ол оны үш өлшемде қайта құруға мүмкіндік береді, содан кейін WIMP шыққан бағытты анықтауға қолданылады.

WIMP-тің «соққанын» анықтаған атомдардың тағы бір әдісі - қозғалатын атом жеңіл импульстар пайда болатындай етіп сцинтилляциялық материалды қолдану. DEAP тәжірибесі SNOLAB-да WIMP-ті сезімтал іздеу үшін сұйық аргонның өте үлкен мақсатты массасын өлшеуге арналған.

Бұл техниканың тағы бір мысалы - Италияда DAMA / NaI детекторы. Ол жарық түсірудің басқа процестерінен жалған сигналдарды анықтау үшін бірнеше материалдарды пайдаланады. Бұл тәжірибеде детектордағы сигналдар жылдамдығының жыл сайынғы өзгерісі байқалды. Бұл жылдық модуляция WIMP сигналының болжалды қолдарының бірі болып табылады,56 және осы негізде DAMA ынтымақтастығы оң нәтижені табуды талап етті. Алайда басқа топтар бұл нәтижені растаған жоқ. CDMS және EDELWEISS тәжірибелерінде, егер DAMA сигналы WIMPs тудырған болса, WIMP-ядро шашырауының едәуір санын байқайды деп күтілуде. Басқа тәжірибелер бұл оқиғаларды көрмейтіндіктен, WIMP анықтау ретінде DAMA нәтижесін WIMP модельдерінің көптеген интерфейстері үшін алып тастауға болады. Оң DAMA нәтижесін басқа теріс нәтижелермен салыстыратын модельдерді ойлап табуға болады, бірақ басқа тәжірибелердің сезімталдығы жақсарған сайын бұл қиындай түседі. Судан шахтасында қабылданған және 2004 жылдың мамырында көпшілікке жариялаған CDMS мәліметтері WIMP және қара түсті галонның қасиеттері туралы белгілі бір болжамды ескере отырып, DAMA сигналдық аймағын жоққа шығарады.

Сондай-ақ қараңыз

  • Қараңғы зат
  • Іргелі өзара іс-қимыл
  • MACHO
  • Зат
  • Нейтрино

Ескертпелер

  1. ↑ Феррер, Ф., Л.Краусс және С. Профумо. 2006 ж. NMSSM-де ашық нейтралино-қара заттың жанама анықталуы. Физ.Рев. D74: 115007. 15 қаңтар 2009 ж.
  2. ↑ Фриз, К. 1986. Скаляр нейтриндер немесе массивті дирак нейтриндері жетіспейтін масса бола ала ма? ». Физ.Летт. B167: 295. 15 қаңтар 2009 ж.
  3. ↑ Карр Дж, Дж. Ламанна және Дж. Лавалле. 2006. Қараңғы затты жанама анықтау. Прог. Физ. 69:2475-2512.
  4. ↑ Форненго, Н. 36-шы COSPAR ғылыми ассамблеясы, Пекин, Қытай, 16-23 шілде 2006 ж. Адвокат Ғарыштық Рес. 41: 2010-2018 жж. 15 қаңтар 2009 ж.
  5. U Друкиер, А., К.Фриз және Д.Спергел. 1986. Суық қара түсті кандидаттарды анықтау. Физ.Рев. D33: 3495-3508.
  6. ↑ Фриз, К., Дж.Фриеман және А. Гулд. 1988. Суық қара материяны анықтаудағы сигналды модуляциялау. Физ. Аян D37: 3388. 15 қаңтар 2009 ж.

Пайдаланылған әдебиеттер

  • Фримен, Кен және Джефф МакНамара. 2006 жыл. Қараңғы материяны іздеуде. Танымал астрономиядағы Springer-Praxis кітаптары. Берлин: Спрингер. ISBN 978-0387276168
  • Никольсон, Иейн. 2007 жыл. Әлемнің қараңғы жағы: қара материя, күңгірт энергия және ғарыштың тағдыры. Балтимор, MD: Джонс Хопкинс Университетінің Пресс. ISBN 978-0801885921
  • Сеймур, Перси. 2008 жыл. Қараңғы заттар: біріктіретін материя, күңгірт материя, күңгірт энергия және әмбебап тор. Франклин көлдері, НЖ: Жаңа бет кітаптары. ISBN 978-1601630063

Сыртқы сілтемелер

Барлық сілтемелер 2013 жылдың 10 тамызында алынды.

  • Эйдельман, С., және т.б. (Бөлшектер туралы деректер тобы). 2004. WIMP және басқа бөлшектерді іздеу. Физ. Летт. Ә 592: 1.
  • Самнер, Тимоти Дж. 2002. Қараңғы материя үшін эксперименталды ізденістер. Салыстырмалы өмірдегі шолулар.
  • Криогендік қараңғы заттарды іздеу.
  • COUPP тәжірибесі - E961.
  • CRESST - қараңғы материяны іздейтін эксперимент.
  • DAMA жобасы.
  • DEAP-1.
  • САҚТАНДЫРУ.
  • XENON қара материя жобасы.
  • ZEPLIN-III WIMP іздейді.

Pin
Send
Share
Send