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热暗物质(Hot dark matter)是暗物质的一种形式, 包括以ultrarelativistic速度移动的微粒子,热暗物质的最佳候选者是神秘的中微子(neutrino)[1]

简介

理论热暗物质候选者中的中微子的质量非常低,并且与四种基本力中的二者-电磁力和强力不起作用。中微子虽然会和弱力和重力作用,但因为这两种力量都很微弱,因此彼此间的互动很难被察觉。一些计划,像是在日本岐阜县的超级神冈微中子观测所,就是在研究这些中微子。

暗物质是不会与电磁辐射作用的物质,因而黑暗。他被假设存在,以解释大爆炸之后如何产生了星系和星系团。从星系自转曲线得到的数据显示,星系的质量有90%是看不见的暗物质。

热暗物质不能解释宇宙大爆炸之后各别的星系是如何形成的,由柯比卫星测量到的微波背景辐射是非常平滑,而快速移动的粒子不可能在初期是如此平滑的小尺度下聚集在一起。要解释在宇宙早期的小尺度结构必须要借助于冷暗物质。因此热暗物质在现今的理论中,只在混合暗物质部分的理论中被讨论。

相关资料

最重要的HDM候选人是一个粒子被称为“中微子”。这个难以捉摸的粒子预测存在的物理学家沃尔夫冈泡利早在1931年,为了势头,并在β衰变能量守恒。β衰变是一个过程,即一个自由中子,大约12分钟后,到电子,质子和一个电子反中微子的衰变。(“测试”只是在这个过程中排放的高能电子的引用)。科学家研究β衰变处于亏损状态,令人满意的解释明显违反动量和能量守恒。一个突出的物理学家,玻尔,竟建议守恒的法律可能打破在亚原子水平。未与玻尔的建议感到满意,泡利假设,在β衰变发出的一个小,chargeless,可能无质量的粒子,在相对论速度前往。此外,粒子可以接受与普通物质的弱相互作用。(物质可以根据任何性质的四个势力:电磁,重力,强或弱)。电中性和弱相互作用粒子的想法表示,这将是极其困难的,如果可能的话,来检测。(恩里科费米后来被称为粒子“中微子”,或“少许中性”)。

圣保利的断言,中微子会格外难以捉摸证明是正确的,因为这将是其预测的时间从25年,两个实验者将最终检测中微子。萨凡纳河高通量核反应堆工作于1956年,弗雷德Reines和克莱德考恩首次发现中微子与物质相互作用的签名。配售吨大小的探测器附近的一个反应堆,他们能够破译中微子信号散射质子。此后,三种不同的中微子类型已发现存在。每个类型,或“味道”,对应不同的“轻子”粒子:电子,μ介子,或头。中微子也有自己的反粒子,反中微子。(事实上,它是一个电子反中微子,在β衰变产生的)。

随着实现中微子发挥了关键作用,在天体物理过程,称为“中微子天文学”一个新的研究和大量的实地,在过去二十年中已经出现。中微子探测器如雨后春笋般出现在美国,日本俄罗斯,和加拿大。

在宇宙大爆炸核合成计算表明生产轻元素之间的反应形成的中微子。因此,正如这些计算提供了一些观察到的光元素丰度的预测,也产生一些迹象显示宇宙中的中微子丰。高达的辐射场,从而形成今天的中巴“脱钩”宇宙大爆炸后几分钟,从物质,所以也没有从物质中微子脱钩-尽管在早得多的时间比光子的背景。因此,有预测宇宙中微子背景,其中包括中巴光子密集。

模型

宇宙是否是由清洁发展机制或HDM占主导地位的最明显的标准之一,是这个问题,特别是星系,整个天空中的分布方式。HDM,代表主要由中微子,宇宙中观察到的星系模式并不帐户。中微子,如上所述,将出现从这样的高度相对论的速度(即接近光速的速度)的大爆炸,他们往往会顺利进行物质密度的任何波动,因为它们在宇宙流。在早期宇宙中,中微子密度是巨大的,所以大部分物质的密度由中微子可占。鉴于他们的伟大速度,中微子会倾向于自由流过密地区的任何 - 也就是说,密度比宇宙平均密度更大的区域。这个过程意味着,密度波动只能出现后的中微子大大放慢。(即随着宇宙的膨胀,其温度下降,从而在中微子产生的“降温”。)

当大型的COBE卫星的功率数量,事实证明,中微子占主导地位的宇宙将包含在小尺度要与观测兼容的动力不足。此规则HDM任何纯粹的宇宙模型。

当人们讨论HDM时下,通常是指“冷+热暗物质”模型“混合暗物质”的背景下。在这些模型中的暗物质的大部分是冷的,但一小部分是热的。目前的实验限制最多百分之几的“热”在宇宙中的暗物质的量,用最好的适合unmeasurably小。这是要比较冷暗物质组成部分,它在宇宙的总能量的1 / 3左右。

视频

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参考文献