İki tür karanlık madde?

Zamanın bu noktasında, karanlık maddenin varlığına dair kanıtlar birçok yönden toplanmıştır:

galaktik dönme eğrilerini etkiler
Kozmolojide büyük bir rol oynar ve evrendeki yapının evrimi
Çok çeşitli ölçeklerde yerçekimsel merceklenme ile bol miktarda tahmin edilmektedir.
galaksi kümelerinin dinamiklerini etkiler

birkaç isim.

: Karanlık madde parçacıklarının pek çok bilinen adaylar vardır pısırık , AXIONS , WISP'leri (diğer bazı hususlar onları dışlayacak olsa aslında, hatta tuğla,), nötrino vb.

O zaman soru şudur : Neden fenomenolojik karanlık maddeden sadece bir tür karanlık madde partikülünün sorumlu olacağını umuyoruz?

Örneğin , standart kozmolojik model olan CDM kozmolojisi, karanlık maddenin, karanlık madde parçacıklarının olası özelliklerini sınırlandırmak için kullanılan soğuk (yavaş, göreceli olmayan) olmasını gerektirir. Ancak bu aslında tüm astrofizik sistemler için karanlık maddenin soğuk olduğu anlamına gelmez. Örneğin, galaktik haleler ılık karanlık maddeden yapılabilir ve cüce galaksilerdeki haleler soğuk karanlık maddeden yapılabilir. $\Lambda$

Elbette biri, bir tür modelinin en basit olduğunu söyleyebilir. Karşı argüman, gerçekte pek çok tür olabileceği şeklinde olacaktır. Bunun da astrofizik modeller için derin etkileri olabilir.

Soruyu özetlemek için: Halen kullanılmakta olan tüm modellerde yalnızca bir karanlık madde türünün bulunduğunu düşünmek için tercihen gözlemlerle desteklenen herhangi bir iyi sebep var mı?

— Alexey Bobrick
kaynak

Çok güzel bir soru!

— Dilaton

Birkaç şey. WISP'ler nelerdir ve 'tuğlalar' ile neyi kastediyorsunuz? Ayrıca, soğuk karanlık maddede 'soğuk' kelimesi, karanlık maddenin dağıldığı zaman göreceli olmadığını (ışık hızına kıyasla yavaş) ifade eder. LCDM, büyük ölçeklerde çok iyi yapıları öngörmektedir, bu, insanları küçük ölçeklerde daha az yapıya sahip olduğundan, insanları sıcak / sıcak karanlık madde gibi şeyler hakkında düşünmeye motive eden küçük ölçeklerde uyumsuzluktur.

— astromax

Bunun iyi bir soru olduğunu düşünüyorum. Evrendeki karanlık madde bileşeninin aslında birden fazla büyük partikül türü, belki de biri zayıf etkileşime giren biri değil de oldukça muhtemeldir. Parçacıkların etkileşime girebileceği kuvvetler eklemek, enerjinin bu bileşenlerin içine ve dışına aktarılması için ilave yollar ekleyecektir. Bu kara madde parçacıklardan biri olan 'tür' olup, ilk önce düşünülmesi gereken en doğal şeydir.

— astromax

@astromax, girişiniz için teşekkürler! WISP, wiki'ye göre, örneğin, eksenler gibi Zayıf Etkileşen Alt-eV Parçacıklar anlamına gelir. Tuğla daha çok şaka gibi. Bununla birlikte, sıradan tuğlaların ağırlıklarının uygun şekilde aralıklarla yerleştirildiği nesneleriniz varsa, tam olarak karanlık maddenin yapacağı gibi dinamik olarak davranırlardı (yerçekimi dışında hiçbir kuvvet yok). O zaman, "soğuk (yavaş)" göreceli olmayan hızları ifade eder, ancak netlik için ekleyeceğim.

— Alexey Bobrick

@astromax, terazilere de işaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Büyük ölçekli yapının, soğuk olmayan karanlık maddenin, olduğundan çok daha bulanık görüneceği aklıma gelmişti ve bu nedenle, karanlık maddenin soğuk olduğu küçük yapılar için özellikle önemli olduğu sonucuna vardım. yapıları. Tutarsızlığın nereden geldiği hakkında yorum yapabilir misiniz? Aksi takdirde fikirleriniz makul gözükür. Bunları cevap olarak biraz daha ayrıntılı bir şekilde gördüğüm için çok mutlu olurum.

— Alexey Bobrick

Yanıtlar:

Sıcak karanlık madde çok hafif, hızlı hareket eden parçacıklardan yapılıyordu. Bu tür parçacıklar yerçekimsel olarak herhangi bir yapıya bağlı olamaz, aksine evrenin her tarafına dağılır.

Fakat koyu madde her zaman (ya da "anlaşılmaktadır") ya da yer çekimi ile (örneğin, madde ile ilişkili koyu zayıf mercek tespiti bazı görünür yapısına bağlı "bulunan" Galaxy kümeleri çarpışan / yassı spiral galaksi dönme eğrilerinin / anormal Galaxy kümelerdeki hızı dispersiyonu ) ya da görünür bir şey ile ilişkili değildir ancak yine de kümelenmeler oluşturur ( daha önce görülmeyen galaksi kümelerinin zayıf merceklenme tespiti ). Bu nedenle karanlık maddenin soğuk olduğu düşünülmektedir .

Ek olarak, her iki tür arasında da belirgin bir ayrım vardır: “çok soğuk değil, aynı zamanda çok sıcak olmayan” karanlık madde diye bir şey yoktur (ayrıca dipnota bakınız). Kara madde, ya ~ 10 eV'den daha az partiküllerden (sıcak karanlık madde, çoğunlukla her yere dağılmış hafif partikül maddelerinden) veya ~ 2 GeV'den daha fazla partiküllerden (bazı yapılara yerçekimine bağlı daha ağır, daha yavaş partiküller) yapılır. Aday parçacıkların (nötrinolar veya daha egzotik bir şey), genişleyen Evrenimizdeki maddeden dolayı yoğunluk parametresinin gerçek değerine katkıda bulunabileceği maksimum miktarı empoze ederken her iki limit de bulunur .

Böylece, ya DM, yerçekimsel olarak bağlı (soğuk DM) veya dağılmış (sıcak DM) görünür ve her iki tür de açıkça belirgindir (10 ev vs 2 Gev). Gözlemler ilk vakayı desteklemektedir. Ancak, Soğuk Karanlık Madde nihai çözüm değildir ve hala bazı sorunlarla karşı karşıyadır.

Karışık çözümler olasılığı ile ilgili olarak, çoğu zaten göz ardı edildi. Mikro-mercekleme, galaktik haleler içinde görünmeyen kompakt nesneler (kahverengi cüce, yıldızlar, yıldız kara delikler) olasılığını dışladı bizim galaktik mahallede yanı sıra extragalactic etki alanında . Sıradan madde (taşlar, tuğlalar, tozlar) muhtemelen olamaz, aksi takdirde ısınırlar ve yeniden yayılırlar. Bilinen parçacıkların egzotik karışımı işe yaramaz.

Tek bildiğimiz, DM'nin henüz keşfedilmemiş ağır parçacıklardan oluşması gerektiğidir. Daha karmaşık bir model (örneğin, göründükleri yapıya bağlı olarak farklı parçacık tipleri) tanıtmak için, bir gerekçeye ihtiyaç vardır (yani gerçeğe daha iyi uyum sağlayan bazı tahminler) ve henüz kimse bunu yapamamıştır.

Açıklama karanlık madde parçacıkları, ya sıcak veya soğuk tip, muhtemelen "yavaşla" edemez ve etkileşim elektromanyetik sıradan madde sevmiyorum çünkü, bu yüzden DM olduğu söylenir (örneğin gezegenleri oluşturan) çok fazla clump geldiğini hatırlatırız çarpışmasız . Sıradan madde formları herhangi bir yapı (örneğin, birbirlerini çeken yerde cisimler veya toplanma diskleri ), işlemin çok önemli bir parçası olan thermalisation yani çok sayıda çarpışmalar aracılığıyla birbirlerini çeken parçacıkların enerji yeniden dağıtılması. Bu karanlık madde ile olamaz.

— Eduardo Guerras Valera
kaynak

Çok güzel cevap :-). Belki de karanlık madde parçacıklarının kütlesinin potansiyel olarak ne olacağı ile ilgili şeyler yakında açıklığa kavuşturulacak ... Şahsen kişisel olarak başka bir boş sonuç beklememe rağmen, bu LUX karanlık madde sonuçları için yapılan dev medya brimborium'unun ABD kararıyla mazeret olarak kullanılmayacağını düşünüyorum. bazı deneysel karanlık madde çalışmalarını iptal eden yapımcılar, TRF 'nin bir yorumcusu olarak ...: - /

— Dilaton

@Dilaton Hey Dilaton. TRF harika bir blog. Şimdiye kadar keşfetmedim. Lubos'un yazı stilini çok seviyorum. Görüyorum ki siz ve Boyut 10 da oradasınız.

— Eduardo Guerras Valera 28:13

@Dilaton Şimdiye kadar Lubos'u keşfetmemiştim. Blogu inanılmaz, vay! Görevlerini okumakta gerçekten iyi vakit geçiriyorum. İronik ve aşındırıcı (cehennem gibi gülüyorum) ve bilimsel iddialarında çok doğru görünüyor (en azından muhafazakar, çünkü çoğu şey benim için yeni). Ron'dan farklı bir tarzı var, ama başka bir "zorunluluk". Siz bu linki yayınlayana kadar TRF'ye hiç dikkat etmedim.

— Eduardo Guerras Valera 28:13

@EduardoGuerrasValera evet Lumo kayalar :-D! TRF'yi okurken genellikle kahvemi ekranıma tükürürdüm, bazen çok komik yazı tarzı yüzünden düzenli olarak LOL yapar :-D. Ve elbette ondan en son fiziği öğrenmek de benim için çok değerli ve değerli!

— Dilaton

@Dilaton, bilimsel gerçekleri Ron'dan daha fazla ifade ederken, daha dikkatli ve muhafazakar olduğu izlenimini edindim ve bu daha doğrulukla sonuçlandı. Ron sık sık bilinmeyen bölgeye girmeye cesaret eder, bilgisi ve zekası hakkında kendine güvenir ve daha sonra sonuçları olan, taze ve genellikle şaşırtıcı, ancak fazla filtreleme yapmadan yapılan ifadeler ile bitirir.

— Eduardo Guerras Valera 28:13

Esasen cevap Occam'ın usturasıdır : en basit çözümü arayın ve (gözlemsel) kanıtlar gerektirmedikçe karmaşık ve anlaşılır çözümlerden kaçının . Evet, iki veya daha fazla karanlık madde partikülü bulunması mümkündür. Ancak, bir türün baskın olmadığı herhangi bir çözüm ince ayar gerektirir ve bu nedenle elverişsizdir. Bu nedenle, doğal olarak bir karanlık madde parçacıkları karışımı ile gelebilecek bir teori olmadığı sürece (astrofiziksel etkileri, yani sıcak ve soğuk gibi farklı özellikleri olan Occam'ın jiletinin uygulanmadığı durumlarda ), yalnızca bir türün baskın olmasını beklemeliyiz. .

Eğer böyle bir teori kanıtları açıklayamazsa, ancak o zaman birden fazla karanlık madde parçacığı olan daha karmaşık bir modele gitmek mantıklı olacaktır. Şu anda, biz o aşamada değiliz.

— Walter
kaynak

Bence çoğu doğal teori aslında birden fazla türü öngörebilir. Ve sonra, Occam'ın jiletiyle ilgili olarak, burada da geçerli değil. "A", "B", "A + B" teorilerini üç farklı öngörüde bulunduğunu ve hepsinin uygulanabilir olduğunu hayal edin. O zaman kesinlikle "A + B" yi dikkate almamak gerekçeli değildir. Ancak, doğru bir nokta, daha fazla parametre - daha fazla belirsizlik ve ince ayar yapılması.

— Alexey Bobrick

@AlexeyBobrick Occam'ın jilet'i , tersine ikna edici bağımsız kanıt ya da teori olmadığı sürece , birden fazla farklı DM parçacık tipi ile oynamaya başlamamamız gerektiğini söylüyor . Burada, bir teori sadece basit bir model değil (etrafı karıştırmak), aynı zamanda doğal olarak daha derin bir kavrayıştan ortaya çıkan iki DM türü arasındaki ilişki için bir tahmindir . Öyleyse, "A + B" iniz bu anlamda bir teoriyse, Occam'ın tıraş bıçağı geçerli değildir. Bununla birlikte, AFAIK, şu anda birden fazla türe sahip böyle bir DM teorisi bulunmamaktadır.

— Walter

Evet, @Walter, "A + B" bu anlamda bir teoridir: diğer ikisi kadar beklendiği gibi. Bu nedenle neden onaylandığı için standart modelin olası uzantılarını kontrol edin. Ciddi bir şekilde kullanılmadığı için diğer cevapları kontrol ediniz.

— Alexey Bobrick

@AlexeyBobrick Yani, hangi teori doğal olarak kabaca eşit oranlarda iki farklı (bir sıcak, bir soğuk) tür DM parçacığı içeriyor? Diğer cevap, bu gibi teorilerin neden ciddiye alınmadığını açıklamıyor . Sıcak ve soğuk parçacıkların bir karışımı olan AFAIK, şu anda göz ardı edilemez, ancak Occam'ın tıraş bıçağı kullanılır.

— Walter

Örneğin süpersimetri. Ancak kilit nokta, olası uzantıların birbiriyle çelişmemesidir. Diğer cevaba göre: iki ana mikroskopik olarak motive edilmiş model sıcak ve soğuk DM'dir. Büyük ölçekli yapının gözlemleri soğuk DM lehinedir, kozmoloji her ikisi için de sınırlar verir, dolayısıyla önemli miktarda sıcak bileşen yoktur. Ayrıca sıcak DM, küçük ölçeklerde fazla bir rol oynamıyor. Sizce burada daha fazla bakmaya değecek ne var?

— Alexey Bobrick