Candidati a particelle di materia oscura

La materia oscura sembra dominare la componente materia dell'universo rispetto alla materia luminosa, o barionica. Sebbene non interagisca elettromagneticamente (non assorbe, disperde o emette fotoni), esiste una montagna sempre crescente di prove della sua esistenza attraverso le sue interazioni gravitazionali con stelle, galassie e ammassi, così come influenza su oggetti dietro di esso attraverso ciò che è noto come lente gravitazionale.

La mia domanda è: quali sono i candidati particellari più promettenti della materia oscura e quali esperimenti esistono attualmente (o esisteranno) per tentare di rispondere a questa domanda?

cosmology matter dark-matter

— astromax
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Quando dici candidati "particellari", suppongo che tu stia escludendo MACHO e RAMBO . I MACHO sono oggetti "scuri" su scala stellare come buchi neri, stelle di neutroni, nane brune, ecc. I RAMBO sono ammassi di oggetti oscuri simili. I MACHO e i RAMBO sono fatti principalmente di materia barionica (roba di tutti i giorni come protoni e neutroni - gli elettroni non sono barioni ma possono far parte anche di questo).

Questo ci lascia con i WIMP e possibili altri candidati alle particelle. Non conosco i dettagli di alcun esperimento alla ricerca di questi a mano (vedrò se riesco a scoprirlo e aggiornerò la risposta tra qualche giorno), ma i principali candidati alla particella sono:

Neutrini : è altamente improbabile che questi costituiscano una parte significativa del DM nel nostro universo, ma meritano una menzione.
Neutrini sterili (sto usando il termine nel senso specifico qui, non nel senso generale): questo tipo di neutrino è destrorso e interagisce solo gravitazionalmente (si noti che possono esserci anche neutrini attivi destrimani). Vi sono alcune prove preliminari che suggeriscono che potrebbero esistere.
Assioni : sono ipotetici, ma se esistono (e costituiscono la maggior parte dei DM), uccidiamo due uccelli con una fava spiegando entrambi DM e risolvendo la mancanza di simmetria che si rompe nell'interazione forte.
Gravitinos e il partner supersimmetrico più leggero : entrambi richiedono supersimmetria per essere validi , ma sono candidati DM importanti.

— Manishearth
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La materia oscura quasi certamente non interagisce in alcun modo, forma o forma elettromagneticamente. Per un po 'la gente ha pensato che i MACHO fossero potenzialmente la causa (che si tratti di nani marroni o buchi neri di massa stellare), ma questo è stato escluso attraverso studi di microlensing della Via Mikly. Tuttavia, c'è un cambiamento significativo nel fatto che la materia oscura interagisce attraverso la forza debole (motivo per cui sono stati proposti vari tipi di neutrini: neutrini destrimani, neutrini sterili, ecc.).

— astromax,

Inoltre, puoi essere più specifico quando dici "Neutrinos". Ci sono molte possibilità qui.

— astromax,

@astromax I MACHO non sono ancora considerati parte del DM nell'universo? So che sono una minoranza, ma IIRC sono ancora considerati DM. Hai ragione sul bit del neutrino, avevo intenzione di aggiungere un po ', ma ho dimenticato. Farlo adesso.

— Manishearth,

Sebbene i MACHO siano difficili da rilevare (poiché sono molto deboli; ad es. Nani bruni, stelle di neutroni, ecc.), Sono certamente fatti di contenuto barionico. Alcuni lavori sono stati fatti per stimare la quantità di massa dovuta a oggetti come questi, e ancora non si avvicina nemmeno all'aggiunta. I buchi neri, sebbene nessuno sappia cosa succede all'interno dell'orizzonte degli eventi, non si sommano a ciò che è necessario per descrivere ciò che la dinamica della galassia / ammasso e le ricostruzioni di massa dalle misurazioni di lenti, raggi X e SZ ci dicono che c'è. Per quanto ne sappiamo, la gravità è l'unica interazione confermata.

— astromax,

Bene - le cose che sono composte da particelle composite con carica (protoni / elettroni o quark), irradiano fotoni. Le particelle cariche in accelerazione / decelerazione producono radiazioni, quindi no, c'è ancora una differenza fondamentale tra i due.

— astromax,