WIMP

WIMP (ang. Weakly Interacting Massive Particles – słabo oddziałujące masywne cząstki) – hipotetyczne ciężkie (10 GeV/c² do kilku TeV/c², podczas gdy masa protonu to nieco mniej niż 1 GeV/c²) cząstki oddziałujące z widzialną materią z siłą porównywalną do oddziaływań słabych. (Neutrina słabo oddziałują z materią, ale są bardzo lekkie.)

Parzystość w fizyce to własność zmiany znaku funkcji falowej lub pola kwantowego przy zmianie znaku jednego z jej argumentów: współrzędnych przestrzeni (P), kierunku upływu czasu (T), ładunku elektrycznego (C) lub innych.Supersymetria (SUSY) – hipotetyczna symetria z zakresu fizyki cząstek elementarnych przekształcająca bozony w fermiony.

Cząstki WIMP prawdopodobnie są „zimne”, czyli stosunkowo powolne (nierelatywistyczne, znacznie wolniejsze od światła), co pozwala im łatwo tworzyć skupiska, mogą więc być jednym z głównych składników zimnej ciemnej materii. Skupione, masywne, zatem też silnie grawitujące cząstki WIMP mogły być zalążkami nowo powstających galaktyk, a w powstałych już galaktykach WIMP-y powinny tworzyć halo stacjonarnego gazu.

Proton, p (z gr. πρῶτον – "pierwsze") − trwała cząstka subatomowa z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u.Cząstka – bardzo mała ilość (pyłek, okruch) lub stosunkowo niewielka część większej całości (Galaktyka jest cząstką kosmosu). W naukach przyrodniczych (fizyka, chemia) cząstka oznacza mały fragment materii (np. cząstka kurzu), który ma zwarty kształt, w odróżnieniu od nici czy włókna.

WIMPy powinny być trwałe, dlatego obecnie najistotniejszymi kandydatami są najlżejsze cząstki supersymetryczne w modelach z dokładnym zachowaniem parzystości R (raczej neutralina, ponieważ typowe sneutrina udałoby się już wykryć). Innymi kandydatami są na przykład najlżejsze cząstki T-nieparzyste w modelach „Little Higgs” zachowujących parzystość T i technibariony.

Oddziaływanie słabe jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Przenoszone jest za pomocą jednej z trzech masywnych cząstek: bozonów naładowanych (W i W) oraz bozonu neutralnego (Z). Jest odpowiedzialne za rozpad beta i związaną z nim radioaktywność oraz za rozpad np. mionu i cząstek dziwnych. Siła oddziaływania słabego jest 10 razy mniejsza niż siła oddziaływania silnego. Jest zbyt słabe, by połączyć leptony w większe cząstki, tak jak oddziaływania silne łączą w hadronach kwarki.Pojęcie liczby kwantowej pojawiło się w fizyce wraz z odkryciem mechaniki kwantowej. Okazało się, że właściwie wszystkie wielkości fizyczne mierzone w mikroświecie atomów i cząsteczek podlegają zjawisku kwantowania, tzn. mogą przyjmować tylko pewne ściśle określone wartości. Na przykład elektrony w atomie znajdują się na ściśle określonych orbitach i mogą znajdować się tylko tam, z dokładnością określoną przez zasadę nieoznaczoności. Z drugiej strony każdej orbicie odpowiada pewna energia. Bliższe badania pokazały, że w podobny sposób zachowują się także inne wielkości np. pęd, moment pędu czy moment magnetyczny (kwantowaniu podlega tu nie tylko wartość, ale i położenie wektora w przestrzeni albo jego rzutu na wybraną oś). Wobec takiego stanu rzeczy naturalnym pomysłem było po prostu ponumerowanie wszystkich możliwych wartości np. energii czy momentu pędu. Te numery to właśnie liczby kwantowe.

Cząstki o masie rzędu 100 MeV/c² bywają określane jako lekka ciemna materia. Mogłyby one oddziaływać nieco silniej niż typowe WIMP-y (chociaż wciąż słabo), a ich anihilacja mogłaby stanowić źródło pozytonów.

WIMPonium to hipotetyczny stan związany WIMP-ów. Może istnieć, jeśli masa WIMP-ów jest dostatecznie duża w stosunku do siły ich oddziaływań. Im większa będzie masa w stosunku do siły oddziaływania, tym więcej stanów wzbudzonych będzie możliwe. WIMPonia ulegają rozpadowi na cząstki modelu standardowego w wyniku anihilacji WIMP-ów, chyba że uniemożliwia to ścisłe zachowanie jakiejś liczby kwantowej (innej niż parzystość, gdyż parzystość dwu WIMP-ów o ujemnej parzystości jest dodatnia), np. ładunku $U(1)_{\chi }$ (którego wartości są liczbami dodatnimi lub ujemnymi, tak jak dla zwykłego ładunku elektrycznego).

Zimna ciemna materia - jeden z rodzajów ciemnej materii. Postulat jej istnienia wynika z udoskonalenia teorii wielkiego wybuchu zawierającej dodatkowe założenia, że większość materii we wszechświecie składa się z materiału, który nie może być obserwowany, bo nie wytwarza promieniowania elektromagnetycznego (skutkiem czego jest ciemna), a cząstki tworzące tę materię poruszają się wolno (stąd jest zimna). Większość kosmologów traktowała zimną materię jako opis, jak wszechświat przeszedł z gładkiego początkowego stanu we wczesnym czasie (jak pokazują badania kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła) do rozkładu galaktyk i ich gromad, jaki widzimy dziś - wielkoskalowej struktury wszechświata.DOI (ang. digital object identifier – cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego) – identyfikator dokumentu elektronicznego, który w odróżnieniu od identyfikatorów URL nie zależy od fizycznej lokalizacji dokumentu, lecz jest do niego na stałe przypisany.

Przypisy[ | edytuj kod]

↑ Dark matter (ang.). PDG. [dostęp 2012-12-30].
MichelM. Cassé MichelM., PierreP. Fayet PierreP., Light Dark Matter, „{{{czasopismo}}}”, Paris: 21st IAP Colloquium "Mass Profiles and Shapes of Cosmological Structures", 9 lipca 2005, arXiv:astro-ph/0510490 (ang.).czasopismo
William Shepherd, Tim M.P. Tait, Gabrijela Zaharijas. WIMPonium. „Phys.Rev.D79:055022,2009”. 79 (5), s. 055022, 2009-01-14. DOI: 10.1103/PhysRevD.79.055022. arXiv:0901.2125 (ang.).

[PDG-1] Dark matter (ang.). PDG. [dostęp 2012-12-30].

[2] MichelM. Cassé MichelM., PierreP. Fayet PierreP., Light Dark Matter, „{{{czasopismo}}}”, Paris: 21st IAP Colloquium "Mass Profiles and Shapes of Cosmological Structures", 9 lipca 2005, arXiv:astro-ph/0510490 (ang.).czasopismo

[3] William Shepherd, Tim M.P. Tait, Gabrijela Zaharijas. WIMPonium. „Phys.Rev.D79:055022,2009”. 79 (5), s. 055022, 2009-01-14. DOI: 10.1103/PhysRevD.79.055022. arXiv:0901.2125 (ang.).

WIMP

Przypisy[ | edytuj kod]

Reklama