가벼운 암흑물질

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천문학물리우주론에서, 가벼운 암흑 물질암흑 물질 중에 특히 질량이 1GeV 이하로써 윔프(WIMP, weakly interacting massive particle)의 후보가 될 만한 입자를 말한다.[1] 이러한 입자들은 따뜻한 암흑 물질 그리고 뜨거운 암흑 물질보다 무겁지만, 차가운 암흑 물질보다는 가볍다. 이휘소-와인버그 경계[2]는, 암흑 물질의 후보로서 윔프의 질량은 최소한 GeV여야 한다고 정하고 있다. 윔프의 질량이 작아질수록 그 쌍소멸 반응단면적의 크기도 작아져야 하는데, 이는 대략 정도이다. 여기서 은 윔프의 질량이며, 보존의 질량이다. 이것은 초기 우주에서 풍부하게 생산된 윔프들 중, 가벼운 윔프는 무거운 윔프보다 보다 일찍 상호작용을 그만둔, 즉 우주의 온도가 보다 더 높았을 때에 상호작용을 그만둔 윔프라는 것을 의미한다. 이휘소스티븐 와인버그의 계산에 의하면, 윔프의 질량이 GeV보다도 가볍다면 그 흔적의 밀도는 우주의 스케일을 뛰어넘는, 즉 있을 수 없는 값을 갖게 된다.

현재까지 비 중간자의 붕괴나, 유럽 입자 물리 연구소페르미 국립 가속기 연구소에서의 입자 가속기 충돌실험으로 인해 밝혀진 바에 의하면, 새로운 힘을 도입하지 않은 채의, 전약 이론보다 작은 스케일에서, 이휘소-와인버그 경계를 피할 수는 없다.[3]

새로운 가벼운 보존의 존재를 가정한다면, 가벼운 암흑 물질 모형을 구축할 수 있을 것이다. 물론 이 새로운 입자는 그에 의한 쌍소멸 반응단면적의 크기가 커야 하고, 표준모형에 있어서의 이들의 결합이 가속기 실험 데이터와 모순되지 않아야 한다.[4][5][6]

같이 보기[편집]

각주[편집]

  1. Cassé, M.; Fayet, P. (2005년 7월 9일). “Light Dark Matter”. Paris. arXiv:astro-ph/0510490. 
  2. 이휘소; 스티븐 와인버그 (1977). “Cosmological Lower Bound on Heavy-Neutrino Masses”. 《Physical Review Letters39: 165. Bibcode:1977PhRvL..39..165L. doi:10.1103/PhysRevLett.39.165. 
  3. Bird, C.; Kowalewski, R.; Pospelov, M. (2006). “Dark matter pair-production in b → s transitions”. 《Mod. Phys. Lett. A21 (6): 457–478. Bibcode:2006MPLA...21..457B. arXiv:hep-ph/0601090. doi:10.1142/S0217732306019852. 
  4. Boehm, C.; Fayet, P. (2004). “Scalar Dark Matter candidates”. 《Nuclear Physics B683: 219–263. Bibcode:2004NuPhB.683..219B. arXiv:hep-ph/0305261. doi:10.1016/j.nuclphysb.2004.01.015. 
  5. Boehm, C.; Fayet, P.; Silk, J. (2004). “Light and Heavy Dark Matter Particles”. 《Physical Review D69: 101302. Bibcode:2004PhRvD..69j1302B. arXiv:hep-ph/0311143. doi:10.1103/PhysRevD.69.101302. 
  6. Boehm, C. (2004). “Implications of a new light gauge boson for neutrino physics”. 《Physical Review D70: 055007. Bibcode:2004PhRvD..70e5007B. arXiv:hep-ph/0405240. doi:10.1103/PhysRevD.70.055007. 

더 읽기[편집]

  • Bertone, Gianfranco (2010). 《Particle Dark Matter: Observations, Models and Searches》. Cambridge University Press. 762쪽. ISBN 13: 9780521763684 |isbn= 값 확인 필요: invalid character (도움말).