Transcript DARK MATTER AND PARTICLE PHYSICS

ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΙΙ
ΜΑΘΗΜΑ ΚΑΤΕΥΘΗΝΣΗΣ
ΥΠ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΚΩΣΤΑΣ ΚΟΡΔΑΣ
ΓΡΑΒΑΝΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ
Α.Ε.Μ. 12087
COLD DARK
MATTER – DARK
ENERGY
Το μεγαλύτερο μέρος της
Σκοτεινής Ύλης μπορεί να
οφείλεται σε πολύ ελαφρά
στοιχειώδη σωματίδια
(αξιόνια και νετρίνα) ή σε
πολύ εξωτικά είδη
σωματιδίων όπως είναι τα
ασθενώς αλληλεπιδρώντα
βαριά σωματίδια Wimp ή
σύμφωνα με κάποιες
αξιόπιστες κοσμολογικές
θεωρίες, η Σκοτεινή Ύλη
είναι ψυχρή, δηλαδή
αποτελείται από
σωματίδια με μεγάλη μάζα
και μικρή κινητική
ενέργεια, τα οποία
σχηματίστηκαν αμέσως
μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
 Εξηγεί την κίνηση των γαλαξιών
 Δεν παρατηρείται από την ακτινοβολία της (αλλιώς θα
την παρατηρούσαμε!!).
 Το πιο κατανοητό και γνωστό παράδειγμα σκοτεινής ύλης
είναι οι μαύρες τρύπες.
 Οι μάζες τους είναι συνδεδεμένες με τις μάζες κ τους
τύπους των γαλαξιών
« who – saw - who- first »
ΒΑΡΥΤΙΚΗ ΕΞΑΡΤΗΣΗ…
Η καμπύλωση λόγω βαρύτητας του φωτός που
προέρχεται από ένα απομακρυσμένο γαλαξία
εξαιτίας ενός σμήνους γαλαξιών που βρίσκεται
μπροστά του και σε απόσταση δύο δισεκατομμυρίων
ετών φωτός, επέτρεψε την ανασύνθεση της
συνολικής μάζας αυτού του σμήνους…
Αν παρατηρήσουμε την κίνηση των γαλαξιών στο
σύνολό τους, την ταχύτητα με την οποία συνεχώς
απομακρύνονται σε ένα συνεχώς διεσταλμένο
σύμπαν καταλαβαίνουμε ότι πρέπει να υπάρχει πολύ
περισσότερη ύλη από βλέπουμε!!!
Έχουμε όμως επιτάχυνση που μας οδηγεί
στο συμπέρασμα της ύπαρξης
ΣΚΟΤΕΙΝΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ!!!!!!!
ΠΡΟΣΦΕΡΕΙ ΣΤΗΝ
ΔΙΑΣΤΟΛΗ!!!!!!!
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ολόκληρο το σύμπαν
και οι γαλαξίες συγκρατούνται μεταξύ τους λόγω της
βαρυτικής έλξης που ασκείται από μια τεράστια
ποσότητα “αόρατης” ύλης, η οποία είναι ευρέως
γνωστή ως σκοτεινή ύλη.
Η σκοτεινή ύλη εμφανίζεται, σε αυτή την
εικόνα ενός σμήνους γαλαξιών,
ως φωτοστέφανος σε μπλε χρώμα, ενώ η
ορατή ύλη χρωματίστηκε κόκκινη
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA,
αποκάλυψε μια σειρά στοιχείων που αποδεικνύουν
πως οι γαλαξίες βρίσκονται "σφηνωμένοι" στο
εσωτερικό υπερμεγεθών στεφανιών σκοτεινής ύλης.
Υπάρχει μία άλως σκοτεινής ύλης!!
Μικρός πληθυσμός γαλαξιών
έμεινε ανεπηρέαστος από την
έλξη των κοντινών ποιο
μαζικών γαλαξιών!!!!!!
Όπως έχουν δείξει παλαιότερες
παρατηρήσεις, όσον αφορά τους
γαλαξίες τις περισσότερες
φορές η περιστροφή τους είναι
τόσο γρήγορη και η μάζα τους,
σχετικά, τόσο μικρή, ώστε
λογικά θα έπρεπε να διαλύονται.
Το γεγονός όμως ότι οι γαλαξίες
δεν διαλύονται μας αναγκάζει να
διερευνήσουμε τη δυνατότητα
να περιβάλλονται γενικά από
ένα στεφάνι σκοτεινής
(αόρατης) ύλης, η οποία
διατηρεί τη δυναμική συνοχή
του γαλαξία.
Ύπαρξη σκοτεινής ύλης
λόγω βαρυτικής έλξης
Σε κάποια ζεύγη γαλαξιών ο ένας
περιστρέφεται γύρω από τον άλλο
με ταχύτητες μεγαλύτερες από τις
αναμενόμενες.…
ΑΛΛΑ:
Οδηγούμαστε στο συμπέρασμα
βάση υπολογισμών ότι θα
πρέπει να υπάρχει περίπου 10
φορές περισσότερη ύλη από
αυτήν που μπορούμε να
παρατηρήσουμε!!!!!!!
‘’Η σκοτεινή ενέργεια και η
σκοτεινή ύλη είναι απλά δύο
διαφορετικές εκδηλώσεις του
ιδίου πράγματος, το οποίο
καλείται “σκοτεινό ρευστό (dark
fluid)” Στο μοντέλο του Dr Zhao
“Η σκοτεινή ύλη και η
σκοτεινή ενέργεια
μπορεί να είναι οι δύο
όψεις του ιδίου
νομίσματος???
Θα αποδειχτούν
όλα αυτά άραγε
στον LHC????
Εμφανίζεται σε
εκπληκτικά χαμηλές
θερμοκρασίες..
COLD?????
Συμπεριφέρεται ως
ενέργεια οδηγώντας
στην διαστολή του
σύμπαντος!!!!!

i
i 
tot
at  0,042 0,003
DM  0,20  0,02
Τα ποσοστά των ατόμων και της σκοτεινής ύλης στο
σύμπαν…
ΠΥΡΑΜΙΔΑ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
 ΝΕΤΡΙΝΟ
 WIMPs : Weakly interacting massive particles (ουδέτερα!!)
 To ελαφρύτερο SUSY (LSP: lighttest supersymmetric particles π.χ.
Neutralino, gavitino.)
 CHAMPs : Charged massive particles
 AXIONs
 i
X0
Neutrinos
Στα χρόνια της δεκαετίας του 1980
αλλά και του ΄90
ο βασικός υποψήφιος για τη λύση
του αινίγματος έγινε το ΝΕΤΡΙΝΟ!!!
Η ιδέα όμως για το ΝΕΤΡΙΝΟ θα μπορούσε να είναι βάσιμη
μόνο εάν βρισκόταν τρόπος να μετρηθεί η μάζα του σωματιδίου
και οι μετρήσεις έδειχναν ότι ήταν αρκετή...
Όταν όμως καρποφόρησαν οι πρώτες ιδέες για το πώς θα
μετρηθεί
η μάζα του σωματιδίου, οι σχετικές μετρήσεις της μάζας των
ΝΕΤΡΙΝΟ την έδειχναν ένα περίπου χιλιοστό της μάζας του
ηλεκτρονίου έτσι που
Όλα τα νετρίνο του Σύμπαντος δεν μπορούσαν να καλύψουν
παρά ένα μικρό μέρος από τη μάζα που έλειπε!!!
Αν και διατηρήθηκαν για χρόνια
στην κορυφή,
ως σοβαροί υποψήφιοι για την
κυρίαρχη μορφή ύλης στο Σύμπαν.
Τα ΝΕΤΡΙΝΑ έχουν πάψει
να είναι της μόδας
ως υποψήφιοι
για τη DARK MATTER!!!
Το ΑΙΝΙΓΜΑ παρέμεινε ΑΙΝΙΓΜΑ
και η σκέψη των αστροφυσικών
οδηγήθηκε σε πιο τολμηρά ερωτήματα..
Επιτρέπεται να υποθέσουμε ότι
η DARK MATTER
δεν είναι μόνο μη φωτεινή???
Αλλά είναι
« ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗ »
από τη γνωστή μας ΎΛΗ με τα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ και
τα - συγκροτούμενα από ΚΟΥΑΡΚ - ΠΡΩΤΟΝΙΑ και ΝΕΤΡΟΝΙΑ ????
Έτσι οι θεωρητικοί του σήμερα έχουν οδηγηθεί στο συμπέρασμα ότι
ΥΠΑΡΧΟΥΝ «εξωτικά» ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ που δεν έχουν
ποτέ μέχρι τώρα παρατηρηθεί, καθένα από τα
οποία είναι ΥΠΟΨΗΦΙΟ
για τη λύση για του αινίγματος
της DARK MATTER
Τα
WIMP
( Weak Interactive Massive Particles )
και
Τα
AXIONS
Είναι δύο από τους βασικούς υποψήφιους
Αναλυτικότερα για τα WIMPs
 WΙ (weakly interactive) : Καταρχήν αλληλεπιδρούν
ασθενώς με την ύλη δηλαδή δεν είναι εύκολα
παρατηρήσημα..
 Μ (massive) : Έχουν μάζα η οποία είναι μεγαλύτερη των
300 GeV αλλιώς θα τα είχαμε παρατηρήσει μέχρι τώρα
έχουν δηλαδή αρκετή μάζα για να εξηγήσουν το Dark
Matter που λείπει..
 P (particles) : Και τέλος είναι σωματίδια κ όχι φορείς
όπως π.χ. το φωτόνιο (φορέας ηλμ/κης
αλληλεπίδρασης) η το γκλουόνιο (φορέας ασθενούς
αλληλεπίδρασης)..
WIMPs ?????
Weakly interacting
massive particles
Αν και είναι σταθερά, τα
WIMP μπορεί να
παράγονται σε ζεύγη
(ίσως με αντισωματίδια
τους), και να έχουν
παραχθεί θερμικά σε
πρώιμο χρόνο
όταν η θερμοκρασία του
σύμπαντος ήταν πολύ
υψηλή..!!!
Χρησιμοποιώντας το μοντέλο WIMP, μπορούμε να οικοδομήσουμε μια ποσοτική θεωρία της
πυκνότητας της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν.
Αυτό γιατί εφόσον
υπάρχει η Dark Matter
σημαίνει ότι τα άγνωστα
σωματίδια που την
αποτελούν υπήρχαν από
την δημιουργία του
σύμπαντος και είναι και
σταθερά!!!
Τη λύση δίνει η SUSY…
•Εισάγει την συμμετρία μεταξύ φερμιονίων
και μποζονίων
•Πιθανή ενοποίηση των δυνάμεων
Unifications of forces
•Η SUSY αλλάζει την τρέχουσα σταθερά ζεύξης
άρα έχουμε και αλλαγή στην ενέργεια…
Κάθε σωμάτιο στο SM
έχει το υπερσυμμετρικό
του (το spin διαφέρει
κατά ½)
•Πιθανά, να βρεθεί και λύση στην σκοτεινή
ύλη:
•Υποψήφιος? Το ελαφρύτερο ουδέτερο
gaugino η neutralino γενικά τα LSP
(lightest supersymmetric particles)!!
•Συνεπές με κοσμολογικά δεδομένα!!
• Η μάζα του Higgs μένει πεπερασμένη:
•Αναίρεση των βρόγχων φερμιονίων
και βρόγχων sfermion
•H SUSY πρέπει να είναι της τάξης
TeV για να δώσει λύση
f
H
f
H
H
~
f
H
Ποιο αναλυτικά για την susy…
Εισάγει την συμμετρία μεταξύ φερμιονίων και μποζονίων δηλαδή:
•Εάν m[h] είναι ~100 GeV παράδειγμα, τότε οι μάζες των αντίστοιχων
υπερσυμμετρικών σωματιδίων πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερες, και
σίγουρα κάτω από 1000GeV
•Αυτός είναι και ο επόμενος στόχος, στο LHC
Εδώ βλέπουμε τα φερμιόνια και τα μποζόνια του SM με
τα αντίστοιχα υπερσυμμετρικά τους ζεύγη!!!!!
Κάθε σωμάτιο στο SM έχει το
υπερσυμμετρικό του (το spin διαφέρει
κατά ½)
Μεγάλη Ενοποιημένη Θεωρία…
Η δράση τους εξαρτάται από την ενέργεια!!!
Οι δυνάμεις μπορεί να ενοποιηθούν σε πολύ
μεγάλες ενέργειες (πολύ μικρές αποστάσεις)!!!
Χωρίς την SUSY
Με την SUSY
Πως συνδέεται η SUSY με την DARK
MATTER???
Αναφερθήκαμε για τους LSP υποψήφιους..
Δημιουργείται ένα σωματίδιο
ύλης, συγκεκριμένης μάζας
(m), απαιτείται ένα αντίστοιχο
ποσό ενέργειας (E), με
αναλογία που καθορίζεται από
την ταχύτητα του φωτός (c).
Όταν πριν 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια
σχηματίστηκε το Σύμπαν κατά τη Μεγάλη
Έκρηξη, μια τεράστια συγκέντρωση
ενέργειας μετατράπηκε σε ύλη, μέσα σε
λιγότερο από ένα δισεκατομμυριοστό του
δευτερόλεπτου, με εξαιρετικά μεγάλες
θερμοκρασίες, πυκνότητες και ενέργειες.
Έτσι λόγο μεγάλων
ποσών ενέργειας θα
πρέπει να
δημιουργήθηκαν
σωματίδια πολύ
μεγάλης
μάζας.
Μοντέλα SUSY
•Μια συλλογή από μοντέλα.
•Ο αριθμός των ελεύθερων παραμέτρων του MSSM ~ 100!!
Μοντέλα μικρής ενέργειας SUSY = SUSY προεκτάσεις του SM
Μοντέλο διατήρησης
R-ομοτιμίας
Μη διατήρηση της
R-ομοτιμίας
MSSM
SUSY “Breaking scenarios”
(mSUGRA, AMSB,
GMSB, etc.)
NMSSM,
Extra U(1),
etc.
SUSY GUT, ( String unification )
Δεν υπάρχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για μοντέλα πέραν του MSSM.
MSSM
Minimally supersymmetric standard
model
 Είναι ελάχιστα υπερσυμμετρικό standard model..
 Έχει τουλάχιστον 100 παραμέτρους παραπάνω..
 Διατηρείται η θεωρία R-conterning
 Διατηρεί την ομοτιμία R
 Υπάρχει επίσης και η θεωρία R-violating η οποία
φαίνεται να παραβιάζεται αλλά στην ουσία
διατηρείται..
Αναμενόμενες υπογραφές της SUSY
Εάν διατηρείται η R-ομοτιμία:
•Τα σωμάτια της SUSY παράγονται σε ζεύγη
•Το ελαφρύτερο SUSY σωμάτιο είναι σταθερό (LSP) stable
•Εάν επιπλέον είναι ουδέτερο⇒πιθανή λύση στην σκοτεινή ύλη
•Χρειαζόμαστε πολύ καλή μελέτη της
Εάν δεν διατηρείται η R-ομοτιμία :
•Τα σωμάτια της SUSY παράγονται μονήρη⇒Περισσότερα σωμάτια
•LSP διασπάται σε SM particles, και επομένως δεν έχουμε λύση στη σκοτεινή ύλη
•Τελικές καταστάσεις :
•Όχι πάντα μεγάλη
•Περισσότερα jets/leptons
27
Ένας νέος κβαντικός αριθμός
•Σωματίδια στο SM: R=1, SParticles: R=-1
•Ενοποίηση των gauge couplings
•Εισαγωγή της βαρύτητας! (SUperGRAvity)
•Υποψήφιος για την σκοτεινή ύλη
Εάν η R –ομοτιμία διατηρείται, τότε τα sparticles πρέπει να παράγονται σε ζεύγη και
όλες οι διασπάσεις καταλήγουν στο (ουδέτερο) ελαφρύτερο υπερσυμμετρικό
σωμάτιο
Τα υπερσυμμετρικά σωματίδια όταν διασπώνται σε άλλα το Rp
διατηρείται..
Για να διατηρείται ο Rp κατά την
διάσπαση ενός υπερσυμμετρικού
σωματιδίου θα πρέπει και στο τέλος να
έχουμε τουλάχιστον ένα υπερσυμμετρικό
σωματίδιο που θα παράγεται, θα
παραμένει και θα είναι σταθερό…
Άρα σε μια SUSY θεωρία όταν το Rp
διατηρείται τότε το τελευταίο και το
ποίο ελαφρύ σωματίδιο (LSP) δεν
διασπάται για να μπορέσει να
διατηρηθεί το Rp!!!!! Άρα έχουμε
σταθερότητα..
Οδηγούμαστε λοιπόν στο συμπέρασμα ότι τα σωματίδια αυτά
δημιουργήθηκαν κατά την μεγάλη έκρηξη (B.B.) είναι εξαιρετικά
σταθερά και με πολύ μεγάλη μάζα.. Όχι πολύ μακριά από το SM.. Γιατί
όμως αφού διατηρείται η συμμετρία έχουμε τόσο διαφορετικές και
μεγαλύτερες μάζες στην SUSY??????
Τα υπερσυμμετρικά σωματίδια δεν έχουν την ίδια μάζα με τα
αντίστοιχα κανονικά, άρα σίγουρα είναι ποιο βαριά από αυτά τα
οποία μπορούμε να παρατηρήσουμε. Συνεπώς στην SUSY υπάρχουν
θεωρίες που σπάνε την συμμετρία μεταξύ των μαζών !!!!!!!!!
Γιατί όμως μία θεωρία να
προβλέπει το σπάσιμο της
συμμετρίας??????
Στο έλλειμμα ενέργειας έχει
συνεισφέρει και υπερσυμμετρικο
σωματίδιο γιατί μόνο με τα
neutrino δεν εξηγείται το μεγάλο
έλλειμμα μάζας και ενέργειας
!!!!!!!!!!
Φάσμα μαζών στην
SUSY
Η μάζα εξαρτάται από ποιος μηχανισμός σπασίματος θα επικρατήσει
Χρωματισμένα σωμάτια: Βαριά Μη χρωματισμένα: ελαφρά
Η ολική κλίμακα, παραμένει μια ελεύθερη παράμετρος!
Φάσμα μαζών στην SUSY
LΗC: Παραγωγή ζευγαριού SUSY
LHC : Παραγωγή
βαριού SUSY
σωματιδίου…
Διλεπτονικές διασπάσεις
~
g
q
q
l
~
q
 20
~
l
l
10  ETmiss
Διασπάσεις σε h0, Z0
~
g
q
q
q~
 20
0
h ,Z
0
10  ETmiss
Όλα αυτά λοιπόν διασπάσεις έλλειμμα
μαζών θεωρίες υπερσυμμετρίας είναι αυτά
που μας οδηγούν στο να ελπίσουμε ότι η
DARK MATTER υπάρχει και η απάντηση
βρίσκεται στην κατηγορία σωματιδίων των
WIMPs με βασικότερο υποψήφιο το
νετραλίνο ένα LSP σωματίδιο!!!!
Πόσο εύκολο είναι να δούμε το
Πολυαναμενόμενο αυτό σωματίδιο και να
αποδείξουμε την SUSY?????
Υπάρχει περίπτωση να δούμε νωρίς την SUSY?
Παράδειγμα – Εάν η SUSY υπάρχει σε ενέργειες~ TeV, τότε θα την δούμε νωρίς, λόγω
•Μεγάλου cross-section
~ 10 events/day για 1032 luminocity για
•Εξαιτερικές ενδείξεις (πολλά jets, Met, leptons…)
“Δουλειά ” για το ILC
Μεγάλη δυσκολία !!!
Κατανόηση της MET
Το LHC είναι ένα κομβικό σημείο…
 Το όριο για το squark και το gluino είναι ~ 2 TeV.
 Ένα ελαφρύ Higgs < 135 GeV ΠΡΕΠΕΙ να υπάρχει για το MSSM.
Higgs
SUSY
~gluino
m1/2(GeV)
2 TeV
MSSM
mSUGRA
SUSY ΣΤΟΝ LHC
Στόχοι….
 Προσδιορισμός
μάζας, σπιν και κβαντικών αριθμών των SUSY
σωματιδίων.Πολύ σημαντικό , είναι η πόλωση και η ενέργεια.
 Καθορισμός των ιδιοτήτων της συμμετρίας
 Σπάσιμο συμμετρίας της SUSY .
 Προσδιορισμός των παραμέτρων μίξης των chargino & neutralino.
 Σχέσεις ζεύξης στην SUSY .
 Test για το gaugino που θα παίξει σημαντικό ρόλο στην GUT.
 Πιθανόν, να βρεθεί ο υποψήφιος για την σκοτεινή ύλη.
 Πιθανή παραβίαση γεύσης στο slepton .
Μια άλλη κατηγορία σωματιδίων
CHAMPs
(charged massive particles)
 Η μυστηριώδης σκοτεινή ύλη - που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της
ύλης του σύμπαντος - μπορεί στην πραγματικότητα να έχει ηλεκτρικό
φορτίο????
 Αν έχουν έτσι τα πράγματα τότε θα βοηθήσει στην εξήγηση του γιατί οι
αστρονόμοι βλέπουν τόσο λίγους νάνους γαλαξίες σε τροχιά γύρω από
μεγαλύτερους γαλαξίες.
 Η σκοτεινή ύλη εντοπίζεται λόγω της έλξης της πάνω στο φως και την
ορατή ύλη, έτσι οι αστροφυσικοί έχουν σε μεγάλο βαθμό υποθέσει ότι
αλληλεπιδρά κυρίως μέσω της δύναμης της βαρύτητας - και όχι μέσω του
ηλεκτρομαγνητισμού…
 Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου του γαλαξία φαίνεται να
είναι οριζόντιες, ευρισκόμενες στο ίδιο επίπεδο με τον
γαλαξιακό δίσκο. Αυτό θα μπορούσε να κρατήσει φορτισμένα
σωματίδια σκοτεινής ύλης εκτός του δίσκου, και χωρίς να
ανιχνεύονται από πειράματα στη Γη !!!!!!!!!
Αποτελείται τελικά η σκοτεινή ύλη από σωματίδια
με μάζα και φορτίο (CHAMPs)?????
 Μια νέα ανάλυση δείχνει ότι μπορεί να υπάρχουν αυτά τα σωματίδια -
μόνο που βρίσκονται στη δική μας Γαλαξιακή γειτονιά. Αυτό συμβαίνει
γιατί το σχήμα του μαγνητικού πεδίου του Γαλαξία μας θα μπορούσε να
εμποδίσει τα CHAMPs να εισέλθουν στο γαλαξιακό δίσκο των άστρων,
όπου βρίσκεται και η Γη…
 Αν η σκοτεινή ύλη είναι ηλεκτρικά φορτισμένη, τότε θα ήταν πιο πιθανό να
υπάρχει σύγκρουση με την κανονική ύλη. Αυτό συμβαίνει γιατί θα
μπορούσε να ζευγαρώσει με την απλή ύλη μέσω των μαγνητικών
πεδίων!!!
 Κάθε σωματίδιο CHAMP στον γαλαξιακό δίσκο θα είχε αποβληθεί από
καιρό προς τα έξω, από τα μαγνητικά πεδία των διαστελλόμενων
κατάλοιπων των υπερκαινοφανών άστρων..
Η ΘΕΩΡΙΑ ΚΤΕΡΡΕΥΣΕ..
ΓΙΑΤΙ???
 Η ανακάλυψη των CHAMPs μπορεί να αποδειχθεί δύσκολη. Τα προτεινόμενα
σωματίδια θα ζυγίζουν τουλάχιστον 100.000 φορές τη μάζα των πρωτονίων…
 Το βάρος τους θα μπορούσε επίσης να δυσκολεύει την παρατήρηση στο
διάστημα. Φορτισμένα σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια
εκπέμπουν ακτινοβολία όταν επιταχύνονται από μαγνητικά πεδία, αλλά τα
CHAMPs θα είχαν μεγάλη μάζα για να παράγουν πολύ φως!!!
 Επειδή τα CHAMPs θα συγκρούονται πιο συχνά με την κανονική ύλη, θα
μπορούσαν να εκτοξεύεται αέριο από τους αναπτυσσόμενους νάνους γαλαξίες.
Αυτό θα μπορούσε να αναστείλει τον σχηματισμό των άστρων.. {παρατηρούμε
λίγους νάνους γαλαξίες σε τροχιά γύρο από τον γαλαξία μας και σε γειτονικούς
γίγαντες…}
Αν η σκοτεινή ύλη είναι φορτισμένα σωματίδια, αυτό
το γεγονός θα μπορούσε να έχει δραστική επίδραση στο
σύμπαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Όταν το σύμπαν
ήταν πολύ πυκνό, τα σωματίδια του φωτός ή φωτόνια,
εξομάλυναν ανεπαίσθητους κυματισμούς της
συνηθισμένης ύλης. Όμως η σκοτεινή ύλη, υποτίθεται
ότι παρέμεινε συγκεντρωμένη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη,
δημιουργώντας έτσι μικρούς θύλακες μάζας που
ενώθηκαν μαζί με το περιβάλλον υλικό για να
σχηματίσουν μεγαλύτερες δομές, όπως είναι οι
γαλαξίες.
AXIONs
 Είναι σωματίδιο που προβλέπεται από τη θεωρία των
Ισχυρών Αλληλεπιδράσεων
 Είναι σωματίδιο χωρίς ηλεκτρικό φορτίο που
αλληλεπιδρά ελάχιστα με την ΎΛΗ και ίσως γεννιέται σε
μεγάλες ποσότητες κατά τις πυρηνικές αντιδράσεις στο
εσωτερικό των άστρων
 Ο ίδιος ο Ήλιος μας πρέπει να δημιουργεί έναν «άνεμο»
από axions τα οποία φθάνουν στη Γη.
 Τα axions μας προσφέρουν και μια ερμηνεία σχετικά με
το γιατί η ΥΛΗ επικράτησε επί της ΑΝΤΙΥΛΗΣ κατά τις
πρώτες στιγμές του νεογέννητου Σύμπαντος
ΕΡΕΥΝΕΣ!!!
 Πολλά πειράματα ξεκίνησαν για τα Axions της αστροφυσικής, μέσω
του αποτελέσματος Primakoff. Αυτό το αποτέλεσμα προκαλεί μετατροπές των
Axions σε φωτόνια και αντιστρόφως σε ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Τα
Axions μπορεί να παραχθούν στον πυρήνα του ήλιου, όταν οι ακτίνες-Χ
διασπείρονται από ηλεκτρόνια και πρωτόνια υπό την παρουσία ισχυρών
ηλεκτρικών πεδίων και μετατρέπονται σε Axions. Το CAST πείραμα βρίσκεται
σε εξέλιξη για τον εντοπισμό αυτών Axions μετατρέποντάς ξανά σε ακτίνες
γάμμα μέσα σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο!!!
 Το Axion DME ψάχνει για φως ασθενώς αλληλεπιδρώντων Axions στην
κορεσμένη άλω σκοτεινής ύλης του γαλαξία μας. Το ADME είναι ένα ισχυρό
μαγνητικό πεδίο διαπερνώντας μία ψυχρή κοιλότητα μικροκυμάτων. Τα Axions
ταιριάζουν με την συχνότητα του φάσματος διάσπασης σε φωτόνια
μικροκυμάτων. Το ADME έχει αποκλείσει αισιόδοξα μοντέλα Axion του
φάσματος 1,9-3,53 μeV.
 Ένα άλλο πειραματικό μέσο που ψάχνει για Axions είναι το πείραμα γνωστό
ως ‘’light shunning through walls’’, όπου μία ακτίνα φωτός διέρχεται μέσα από
ένα έντονο μαγνητικό πεδίο σε μία προσπάθεια να τηρηθεί η μετατροπή των
φωτονίων σε Axions, επιτρέποντας τα να περάσουν διαμέσου μίας πλάκας
αλουμινίου αναστέλλοντας την διέλευση των φωτονίων. Ωστόσο οι πρακτικές
αυτές έχουν ελάχιστη αποτελεσματικότητα και απαιτούν υψηλή αρχική ροή
φωτονίων, η διεξαγωγή τέτοιων μεθόδων που γίνεται στα BFRS και στο PVLAS
απαιτούν αντικείμενο περαιτέρω μελέτης!!
DAMA
 Το DAMA / πείραμα NaI είχε σχεδιαστεί για την ανίχνευση σκοτεινής
ύλης χρησιμοποιώντας την άμεση τεχνική ανίχνευσης. Βρισκόταν
στο Laboratori Nazionali Gran Sasso στην Ιταλία και τα δεδομένα
συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2002. Ο διάδοχός
του είναι ο DAMA/LIBRA πείραμα, που χρησιμοποιεί πολύ παρεμφερή
τεχνολογία ανιχνευτή, αλλά έχει μεγαλύτερη μάζα στον στόχο περί 250
kg
 Το DAMA / NaI που είχε συσταθεί αποτελούνταν από 9 σπινθηριστές
θαλλίου–ενισχυμένους με κρυστάλλους ιωδιούχου νατρίου (NaI)
βάρους 9,7 κιλών το καθένα. Ένα μείγμα ηλεκτρονίων και πυρήνων
αναμιγνύεται και προκαλεί εκπομπή φωτονίων που ανιχνεύονται με
χρήση φωτοπολλαπλασιαστικών σωλήνων. Οι ανιχνευμένες
ανακρούσεις μπορεί να προκληθούν από σωματίδια σκοτεινής ύλης ή
από το υπόστρωμα (θερμικά νετρόνια , ραδιενέργεια ή κοσμική
ακτινοβολία)
ΙΣΧΥΡΙΣΜΟΣ: ΑΝΙΧΝΕΥΣΑΜΕ ΤΗΝ
DARK MATTER!!!!
 Όταν ένα σωματίδιο Dark Matter αλληλεπιδρά με NaI (Tl) κρύσταλλο
σπινθηριστή, δημιουργεί μια σειρά διαδικασιών με τελικό αποτέλεσμα να
είναι η εκπομπή του χαρακτηριστικού φωτός, η οποία μπορεί να
παρατηρηθεί.!!!!
 Ανιχνεύεται από την περιστροφή της γης γύρω από τον ήλιο κ την
περιστροφή της γης!!
 Ως συνέπεια της ετήσιας περιστροφής της γύρω από τον Ήλιο, που κινείται
στον Γαλαξία, η Γη θα πρέπει να διαγράφεται από μια μεγαλύτερη ροή
των σωματιδίων Dark Matter περίπου 2 Ιουνίου (όταν η Γη τροχιακή
ταχύτητα συμπίπτει με την ταχύτητα του ήλιου μέσα στον γαλαξία), καθώς
και από μια μικρότερη περίπου 2 Δεκεμβρίου (όταν οι δύο ταχύτητες είναι
αντίθετο).
 Τα αποτελέσματα του πειράματος DAMA δεν επιβεβαιώνονται από άλλες
παρατηρήσεις!!!!!
ΑΠΟΦΩΝΗΣΗ!
 ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ ΚΑΙ ΒΑΡΥΤΙΚΗ ΕΞΑΡΤΗΣΗ
 ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΙ ΥΠΟΨΗΦΙΟΙ
 SUSY
 DAMA
ΑΝΑΦΟΡΕΣ
 http://en.wikipedia.org/wiki/DAMA/NaI
 http://www.lngs.infn.it/
 http://physicsworld.com/blog/2008/08/dama_res




ults_go_through_the_lo.html
http://resonaances.blogspot.com/2010/04/moretrouble-with-dama.html
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=xe
non-100-dark-matter
Dark Matter and Particle Physics Michael E. Peskin
http://public.web.cern.ch/public/
 http://www.physics4u.gr/
 http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter
 http://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_rotation_curve
 Shufang Su U. of Arizona Aspen Winter Conference
2005 SUSY