Weakly Interacting Kkkkk Massive Particles Ivana Horvat Uvod

Weakly Interacting Kkkkk Massive Particles Ivana Horvat

Uvod

tamna materija n Šta objašnjavamo tamnom materijom? – velike strukture – Rotacione krive galaksija n Dve komponente: – barionska: BBN teorija ~4% – Nebarionska ~25%

n Nebarionska: topla i hladna – TOPLA – neutrini: kompjuterske simulacije nisu u saglasnosti sa teorijom tm – Nisu dovoljno masivni – Lyman-alpha šuma - Ω<0. 016 jako mali procenat TM!!! q Dakle: šta nam preostaje? ? Hladna tamna materija!!!!

n Zašto HLADNA tamna materija? ? – Zbog formiranja velikih struktura – CMB -izrazita homogenost – Hladna - tromija n Bilo koji kandidat za CDM mora da zadovoljava sledece uslove: – Interakcija sa EM poljem slaba ili nikakva – Poprilična reliktna gustina – Stabilne čestice –nije došlo da raspada od vremena ranog univerzuma

Weak Interacting Massive n n n Particles (: Hipotetičke čestice ALI : Najubedljiviji kandidat za nebarionsku tamnu materiju Interakcija : samo slaba nuklearna ili gravitaciona Neinteraguju putem elektromagnetne sile – razlog zbog kog su tamni i ne uočavamo ih direktno Veoma masivne u poređenju sa standardnim česticama –sporo se kreću Masa od 10 Ge. V do nekoliko. Te. V

n Simulacije univerzuma ispunjenog hladnom tamnom materijom: distribuciju galaksija veoma sličnu onoj koju posmatramo i proučavamo n Nisu detektovane čestice sa svim pretpostavljenim karakteristikama (Neutrino najpribližniji – ali vruca tamna materija)

n Skoro nemoguca detekcija upravo zbog slabe interakcije n Mnogo pokušaja do sada, direktnih i indirektnih ALI NIŠTA!!! n Large Hadron Collider, 2008. OBEĆAVA!!!

n Posle stanje termalne ravnoteže u ranom univerzumu > prekid stvaranja/anihilacije: broj se od tada nije menjao n Pretpostavka: slaba anihilacija> zaključka: WIMPovi zaista imaju visoku reliktnu gustinu Postojanje WIMPova proizilazi i iz teroije SUPERSIMETRIJE (SUSY): superparovi – LSP (lightest superparticle) ( n – Održive i stabilne u svim modelima koje SUSY predviđa

n Predviđeno rasejanje WIMPova na nukleusima tesko detektovati – veliki izazov n Indirektne detekcije “Solar WIMP capture” δp in sun→zahvaćen δδ→visoko en. v's n u pripremi slični eksperimenti za detekciju iz galaktičkog centra

n Uprkos verovatnoci indirektne detekcije, potreban direktan dokaz za validnost teorije WIMPova n I ako dođe do detekcije, očekuje se da ce ih biti svega nekoliko godišnje!!!!

Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) CDMS eksperimenti n Princip: detekcija fonona n Detektori CDMS (Sudane Mine, Minnesota) koriste germanijum i silcijum kao medijume n interakcije sa jezgrom germanijuma, vibracije se detektuju na aluminijumskim i volframskim senzorima n

“nucleus recoil” za WIMPe n Detekcija signala nastalih jonizacijom i fonona n Odnos različit n Dobijamo informacijei o kojoj čestici je reč n

BEZ REZULTATA!!!! n n n CDMS fridge and icebox Diskovi od germanijuma i silicijuma ohlađeni do temperatre reda milikelivina Stanford University 2002, Soudan Mine 2003.

Pretpostavka – WIMPs samo jedan deo tamne materije. . razlozi: presek za anihilaciju u ranom univerzumu n Neutralino n

n Ako postoje, mogu predstavljati veliki deo nedostajuće mase u univerzumu n WIMPs i LSPs poznatije kao “god particles”

. . . jos jedan kandidat n Neutralino – vodeći slabo - interagujući kandidat n Po nekim modelima – nastao u ranoj fazi univerzuma; visoka temperatura

n Ostaci iz tog perioda– ono što danas samatramo tamom materijom n Gruba procena na oko 10 -10000 Ge. V Gama i neutrino detektori u potrazi za anihilacijom neutralina u oblastima gde se pretpostavljaju visoke gustine CDM Galaktičko jezgro n n

Šta se može odrediti direktnim i indirektnim posmatranjem? n n Masa WIMPova Presek za interakciju sa jezgrima atoma low-temperature WIMP anihilacija - presek Reliktna gustina WIMP materije

Šta nam govore istraživanja? pozitroni, antiprotoni i gama-zraci, osetljivi na količinu materije u tamnim haloima n Uvid u strukturu galaktičkih haloa n Kao i celokupnu strukturu univerzuma n

Hvala na pažnji (: