บน (จิ๋ว) การผลิตสสารมืดในซุปเปอร์โนวา

เป็นที่เชื่อกันว่าสสารมืดทำจากอนุภาคซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับสสารเพียงเล็กน้อย ผู้สมัครคนหนึ่งที่พบบ่อยสำหรับสารมืดจะเรียกว่าwimps WIMPs โดยเฉพาะมีน้ำหนักมากและอาจเป็นปฏิปักษ์ของตนเอง

และเช่นเดียวกับอนุภาคอื่น ๆ สสารมืดสามารถผลิตได้ในพลังงานที่สูงพอสมควร ไม่ทราบมวลของสสารมืด แต่คาดว่าจะอยู่ในลำดับที่ -ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิของ -ที่คาดว่าจะเกิดอนุภาคเหล่านี้ $1$ $100 \textrm{GeV}$ $T_{DM}\approx 10^{13}$ $10^{15}\textrm{K}$

อุณหภูมิที่มหาศาลเช่นนี้แทบจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในกระบวนการทางดาราศาสตร์ใด ๆ ที่เหมาะสม แต่พูดในแกนกลางยุบตัวซุปเปอร์โนวาแกนกลางที่เกิดขึ้นใหม่มีอุณหภูมิที่และอาจมากกว่า ระยะ แล้วประมาณการน้ำมันดิบจะชี้ให้เห็นว่าปริมาณของความมืดที่ผลิตเรื่องคือE หรือในรูปแบบจำนวน{SN}) ซึ่งหมายความว่าที่ปริมาณสสารมืดที่เกิดขึ้นระหว่างซูเปอร์โนวาจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งกิโลกรัม อุณหภูมิดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้สำหรับ $T_{SN,after}\approx 10^{11}\textrm{K}$ $M_{DM}\approx e^{-T_{DM}/T_{SN,max}}M_\odot$ $\log_{10}(M_{DM}/\textrm{kg})=30.3-0.43(T_{DM}/T_{SN})$ $T_{SN}=1.4\cdot 10^{-2}T_{DM}$ $1 \textrm{GeV}$ อนุภาค DM ดังนั้นเราสามารถคาดหวังว่าสสารมืดที่ผลิตจากซุปเปอร์โนวาจะมีอยู่ไม่กี่กิโลกรัม

ตอนนี้คำถาม การผลิตสสารมืดโดยทั่วไปในซูเปอร์โนวาแกนกลางยุบคืออะไร ฉันคิดว่าคำตอบที่ดีคือการขยายตัวที่แข็งแกร่งขึ้นจากประมาณการที่มีอยู่ ความคิดเห็นที่สร้างสรรค์ใด ๆ ยินดีต้อนรับ

dark-matter high-energy-astrophysics

— Alexey Bobrick
แหล่งที่มา

คำตอบ:

WIMPS ที่ได้รับความนิยมสูงสุดในขณะนี้อาจเป็น neutralinos โปรดดูที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Neutralino

อนุภาคเหล่านี้เป็นเพียงสมมติฐานในขณะนี้ การประเมินโดยรวมในบทความ Wikipedia ข้างต้นสำหรับช่วงเป็นกลางที่เบาที่สุดระหว่าง 10 และ 10,000 GeV หมายความว่าอัตราการผลิตใน SNs จะต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับ 1 GeV ควรตรวจพบอัตราการผลิตที่สูงขึ้นที่ LHC

ดังนั้นจากการไม่ตรวจจับ (ในรูปแบบของการสูญเสียพลังงาน) ของ WIMPS ที่ LHC การประมาณขอบเขตบนของอัตราการผลิตใน SNs ควรเป็นไปได้

— เจอราลด์
แหล่งที่มา

ฉันยังอยากรู้อยากเห็นประมาณนี้ มันเป็นอนุภาคเล็ก ๆ น้อย ๆ หรือว่าเป็นแท่งนาโนที่เราอาจคาดหวังได้ อีกประเด็นหนึ่งที่ขัดขวางการผลิตยกเว้นช่วงพลังงานที่คาดว่าแน่นอนเนื่องจากปฏิกิริยาการข้าม พวกเขาสามารถค่อนข้างต่ำ

— Alexey Bobrick

@AlexeyBobrick หนึ่งสมมติฐานคือว่า DM WIMPS เป็นผลิตภัณฑ์สลายตัวของอนุภาคที่หนักกว่า SNs อาจเข้าถึงพลังงานที่สูงกว่า LHC มากถึงประมาณ 10e19 eV หากการผลิต WIMPS เป็นไปตามนั้นอนุภาคของพลังงานสูงอาจเป็นแหล่งข้อมูลเพิ่มเติม นั่นคือความหวังบางอย่างที่ฉันสามารถให้สำหรับการผลิต DM ใน SNs แม้จะขาด LHC ฉันลังเลที่จะให้หมายเลขเพราะมีสมมติฐานที่ยืนยันไม่มากเกินไป ทั้งหมดอาจผิด

— เจอรัลด์

จริงและเป็นรูปแบบขึ้นอยู่กับหลักสูตร อย่างไรก็ตามแม้จะมีการประมาณคร่าวๆของแบบจำลองเฉพาะบางรุ่น โปรดทราบด้วยว่า 1) รังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดนั้นไม่น่าจะเกิดขึ้นในซุปเปอร์โนวา 2) มันเป็นความร้อนไม่ใช่การเคลื่อนที่แบบกลุ่มซึ่งสำคัญต่อปฏิกิริยา

— Alexey Bobrick

รังสีคอสมิกที่สังเกตเห็นมีพลังมากที่สุดนั้นเชื่อว่าจะเกิดขึ้นในหลุมดำ "ใกล้เคียง" ซึ่งยังคงได้รับการยืนยัน แต่ถ้าเป็นเช่นนั้นสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นที่ซุปเปอร์โนวาทรุดตัวลงสู่หลุมดำแม้ว่าความสัมพันธ์ที่ดีระหว่าง GRBs (ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับ SNs) และ CR พลังงานสูงยังไม่สามารถยืนยันได้ รังสีคอสมิกพลังงานสูงถูก จำกัด ในการเดินทางโดยพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิคสีน้ำเงินและการสูญเสียพลังงานที่เกี่ยวข้อง ความคิดในปัจจุบันของการก่อตัวของ WIMPs เท่าที่ฉันสามารถคาดการณ์ได้มีแนวโน้มที่จะสลายตัวของอนุภาคที่หนักกว่า

— Gerald

... คร่าวๆเหมือนกับการสลายตัวของนิวคลีออนที่ผลิตนิวตริโน การผลิตเป็นกลางโดยตรงที่มีมวลต่ำกว่า 100 GeV ดูไม่น่าจะเกิดขึ้นหรือหาได้ยากยิ่งกว่าอนุภาคฮิกส์ ตอนนี้เราสามารถเดาน้ำหนักของอนุภาคที่สลายตัวเป็นเป็นกลางหรือ WIMPS อื่น ๆ และมองหาความน่าจะเป็นที่พลังงานเหล่านี้เกิดขึ้นใน SNs ตอนนี้จะต้องมีการคูณด้วยปฏิกิริยาเดาข้ามส่วน สมมุติฐานการสลายตัวของ WIMP ควรตรงไปตรงมา แต่ที่นี่เรามีลำดับของสมมติฐานที่จะทวีคูณความไม่แน่นอน

— เจอรัลด์

มีซูเปอร์โนวาหลายประเภทและวิธีที่แกนกลางสามารถยุบตัวได้ โฟโตไดอินเทอเรชั่นแกมม่าทำลายองค์ประกอบหนักทั้งหมด (Si, Fe และ Ni ฯลฯ ) และทำลายพวกมันทั้งหมดเป็นโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอน แต่ละนิวเคลียสปลดปล่อยพลังงานที่จับได้ทั้งหมดประมาณ 9 MeV ต่อมวลนิวเคลียสหรือ 0.9% ของมวลส่วนที่เหลือ ฉันเชื่อว่าพลังงานส่วนใหญ่ออกมาในรูปของนิวทริโนสัมพันธ์ (ส่วนที่เหลือเป็นพลังงานจลน์ของโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอน) ดังนั้นขีด จำกัด บนคือ 0.9% ของมวลของแกนกลางกลายเป็นนิวตริโน มวลที่เหลือของนิวตริโนนั้นน้อยกว่ามาก แต่มวลสัมพัทธภาพน่าจะเป็นจำนวนที่เกี่ยวข้องมากกว่า

$\Omega$ $\Omega_{stars}$ $\Omega$

— eshaya
แหล่งที่มา