熱暗物質

熱暗物質

熱暗物質(Hot dark matter)是暗物質的一種形式, 包括以ultrarelativistic速度移動的微粒子,熱暗物質的最佳候選者是神秘的中微子(neutrino)

基本介紹

  • 中文名:熱暗物質
  • 外文名:Hot dark matter
  • 屬於暗物質
  • 質量:非常低
簡介,相關資料,模型,

簡介

理論熱暗物質候選者中的中微子的質量非常低,並且與四種基本力中的二者-電磁力強力不起作用。中微子雖然會和弱力重力作用,但因為這兩種力量都很微弱,因此彼此間的互動很難被察覺。一些計畫,像是在日本岐阜縣的超級神岡微中子觀測所,就是在研究這些中微子。
暗物質是不會與電磁輻射作用的物質,因而黑暗。他被假設存在,以解釋大爆炸之後如何產生了星系星系團。從星系自轉曲線得到的數據顯示,星系的質量有90%是看不見的暗物質。
熱暗物質不能解釋宇宙大爆炸之後各別的星系是如何形成的,由柯比衛星測量到的微波背景輻射是非常平滑,而快速移動的粒子不可能在初期是如此平滑的小尺度下聚集在一起。要解釋在宇宙早期的小尺度結構必須要藉助於冷暗物質。因此熱暗物質在現今的理論中,只在混合暗物質部分的理論中被討論。

相關資料

最重要的HDM候選人是一個粒子被稱為“中微子”。這個難以捉摸的粒子預測存在的物理學家沃爾夫岡泡利早在1931年,為了勢頭,並在β衰變能量守恆。β衰變是一個過程,即一個自由中子,大約12分鐘後,到電子,質子和一個電子反中微子的衰變。(“測試”只是在這個過程中排放的高能電子的引用)。科學家研究β衰變處於虧損狀態,令人滿意的解釋明顯違反動量和能量守恆。一個突出的物理學家,玻爾,竟建議守恆的法律可能打破在亞原子水平。未與玻爾的建議感到滿意,泡利假設,在β衰變發出的一個小,chargeless,可能無質量的粒子,在相對論速度前往。此外,粒子可以接受與普通物質的弱相互作用。(物質可以根據任何性質的四個勢力:電磁,重力,強或弱)。電中性和弱相互作用粒子的想法表示,這將是極其困難的,如果可能的話,來檢測。(恩里科費米後來被稱為粒子“中微子”,或“少許中性”)。
聖保利的斷言,中微子會格外難以捉摸證明是正確的,因為這將是其預測的時間從25年,兩個實驗者將最終檢測中微子。薩凡納河高通量核反應堆工作於1956年,弗雷德Reines和克萊德考恩首次發現中微子與物質相互作用的簽名。配售噸大小的探測器附近的一個反應堆,他們能夠破譯中微子信號散射質子。此後,三種不同的中微子類型已發現存在。每個類型,或“味道”,對應不同的“輕子”粒子:電子,μ介子,或頭。中微子也有自己的反粒子,反中微子。(事實上,它是一個電子反中微子,在β衰變產生的)。
隨著實現中微子發揮了關鍵作用,在天體物理過程,稱為“中微子天文學”一個新的研究和大量的實地,在過去二十年中已經出現。中微子探測器如雨後春筍般出現在美國,日本,俄羅斯,和加拿大。
在宇宙大爆炸核合成計算表明生產輕元素之間的反應形成的中微子。因此,正如這些計算提供了一些觀察到的光元素豐度的預測,也產生一些跡象顯示宇宙中的中微子豐。高達的輻射場,從而形成今天的中巴“脫鉤”宇宙大爆炸後幾分鐘,從物質,所以也沒有從物質中微子脫鉤-儘管在早得多的時間比光子的背景。因此,有預測宇宙中微子背景,其中包括中巴光子密集。

模型

宇宙是否是由清潔發展機制或HDM占主導地位的最明顯的標準之一,是這個問題,特別是星系,整個天空中的分布方式。HDM,代表主要由中微子,宇宙中觀察到的星系模式並不帳戶。中微子,如上所述,將出現從這樣的高度相對論的速度(即接近光速的速度)的大爆炸,他們往往會順利進行物質密度的任何波動,因為它們在宇宙流。在早期宇宙中,中微子密度是巨大的,所以大部分物質的密度由中微子可占。鑒於他們的偉大速度,中微子會傾向於自由流過密地區的任何 - 也就是說,密度比宇宙平均密度更大的區域。這個過程意味著,密度波動只能出現後的中微子大大放慢。(即隨著宇宙的膨脹,其溫度下降,從而在中微子產生的“降溫”。)
當大型的COBE衛星的功率數量,事實證明,中微子占主導地位的宇宙將包含在小尺度要與觀測兼容的動力不足。此規則HDM任何純粹的宇宙模型。
當人們討論HDM時下,通常是指“冷+熱暗物質”模型“混合暗物質”的背景下。在這些模型中的暗物質的大部分是冷的,但一小部分是熱的。目前的實驗限制最多百分之幾的“熱”在宇宙中的暗物質的量,用最好的適合unmeasurably小。這是要比較冷暗物質組成部分,它在宇宙的總能量的1 / 3左右。

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