Warme dunkle Materie - Warm dark matter

Warm dunkle Materie ( WDM ) ist eine hypothetische Form von dunklen Materie , die Eigenschaften zwischen denen von hat heißen dunklen Materie und kalten dunklen Materie , wodurch die Strukturbildung von oben ihren freien Streaming Skala von unten nach oben stattfindet, und von oben nach unten unterhalb ihrer kostenlose Streaming-Skala. Die häufigsten WDM-Kandidaten sind sterile Neutrinos und Gravitinos . Die WIMPs ( schwach wechselwirkende massive Teilchen ), wenn sie nicht-thermisch erzeugt werden, könnten Kandidaten für warme dunkle Materie sein. Im Allgemeinen sind die thermisch erzeugten WIMPs jedoch Kandidaten für kalte dunkle Materie .

keVins und GeVins

Ein mögliches WDM-Kandidatenteilchen mit einer Masse von wenigen keV stammt aus der Einführung von zwei neuen Fermionen ohne Ladung und ohne Leptonenzahl in das Standardmodell der Teilchenphysik: „keV-mass inert fermions“ (keVins) und „GeV-mass inert fermions " (GeVins). keVine werden überproduziert, wenn sie im frühen Universum ein thermisches Gleichgewicht erreichen, aber in einigen Szenarien kann die Entropieproduktion aus dem Zerfall instabiler schwererer Teilchen ihre Häufigkeit auf den richtigen Wert reduzieren. Diese Teilchen gelten als "inert", weil sie nur unterdrückte Wechselwirkungen mit dem Z-Boson aufweisen . Sterile Neutrinos mit Massen von wenigen keV sind mögliche Kandidaten für keVins. Bei Temperaturen unterhalb der elektroschwachen Skala sind ihre einzigen Wechselwirkungen mit Standardmodellteilchen schwache Wechselwirkungen aufgrund ihrer Vermischung mit gewöhnlichen Neutrinos . Aufgrund des geringen Mischwinkels werden sie nicht überproduziert, da sie vor Erreichen des thermischen Gleichgewichts ausfrieren. Ihre Eigenschaften stimmen mit astrophysikalischen Grenzen aus der Strukturbildung und dem Pauli-Prinzip überein, wenn ihre Masse größer als 1-8 keV ist.

Im Februar 2014 haben verschiedene Analysen aus dem Spektrum der von XMM-Newton beobachteten Röntgenstrahlung ein monochromatisches Signal um 3,5 keV extrahiert . Dieses Signal kommt von verschiedenen Galaxienhaufen (wie Perseus und Centaurus ) und mehrere Szenarien warmer dunkler Materie können eine solche Linie rechtfertigen. Wir können zum Beispiel einen 3,5 keV Kandidaten nennen, der in 2 Photonen vernichtet, oder ein 7 keV dunkles Materieteilchen, das in ein Photon und ein Neutrino zerfällt.

Im November 2019 analysierten sie die Wechselwirkung verschiedener galaktischer Halo-Materie auf Dichten und Verteilung von Sternenströmen, die von den Satelliten der Milchstraße ausgehen, und konnten die Massenminimum für Dichtestörungen durch warme dunkle Materie Kevins in der GD- 1- und Pal-5-Streams. Diese untere Grenze für die Masse der thermischen Relikte warmer dunkler Materie mWDM > 4,6 keV; oder Hinzufügen von Zwergsatelliten zählt mWDM > 6,3 keV

Siehe auch

  • Dunkle Materie  – Hypothetische Form der Materie, die den größten Teil der Materie im Universum umfasst
    • Heiße Dunkle Materie  (HDM) – Eine theoretische Form der Dunklen Materie, die aus Teilchen besteht, die sich mit ultrarelativistischen Geschwindigkeiten bewegen
    • Kalte Dunkle Materie  (CDM) – Hypothetische Art der Dunklen Materie in der Physik
  • Lambda-CDM-Modell  – Modell der Urknall-Kosmologie
  • Modifizierte Newtonsche Dynamik  – Hypothese, die eine Modifikation der Newtonschen Gesetze vorschlägt

Verweise

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