Слабко взаємодіючі масивні частинки або Вімпи (від англ. WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) — клас гіпотетичних частинок які є кандидатами у темну матерію. З чотирьох фундаментальних взаємодій, вімпи беруть участь тільки в слабкій та гравітаційній, в зв'язку з чим їх важко зареєструвати. Серед можливих кандидатів на роль вімпів часто розглядають суперсиметричні частинки — нейтраліно, які в більшості теорій суперсиметрії є стабільними. Два вімпи можуть анігілювати з утворенням гамма-квантів. Передбачається, що вімпи складають сферичне гало в нашій Галактиці.
Експериментальні спроби виявлення
Спроби реєстрації вімпів можна поділити на прямі та непрямі.
Пряме детектування
Ідея прямого детектування ґрунтується на припущенні, що наша галактика заповнена вімпами і багато з них проходять скрізь Землю в її навколосонячному та галактичному русі. Якщо перетин розсіяння вімпів на атомному ядрі не дуже малий, можливе їх пряме детектування за допомогою ядерних детекторів, добре захищених від зовнішнього фону (зокрема, необхідне розміщення детектора глибоко під землею, щоб захиститися від космічного випромінювання). Внаслідок орбітального і добового руху детектора разом із Землею темп рахунку детектора випробовуватиме річні і добові варіації; завдяки цьому корисний сигнал можна відокремити від фону. Максимальний темп рахунку очікується, коли проєкція орбітальної швидкості Землі на швидкість руху Сонця щодо центру Галактики (і газу вімпів) максимальна.
В ході реєстрації вімпи повинні пружно і непружно розсіюватись на ядрах мішені. Для реєстрації цих зіткнень можуть використовуватися сцинтиляційні, теплові або іонізаційні детектори, а також їх комбінації.
Непряме детектування
Ідея непрямого детектування ґрунтується можливості реєструвати продукти анігіляції вімпів. Ця анігіляція може відбуватися в гало галактики, а також всередині Сонця та Землі (які захоплюють вімпи гравітацією). Серед можливих для реєстрації наслідків анігіляції виділяють нейтрино (реєструються нейтринними телескопами), антипротони, позитрони (можуть детектуватися за межами атмосфери) і гамма-кванти (наземні та супутникові гамма-телескопи).
Результати
Колаборація DAMA стверджує, що в багаторічному експерименті з детектором, що складається з NAI(Tl) сцинтиляторів і розташованому в підземній лабораторії Гран-Сассо (Італія), спостерігалися річні варіації швидкості відкліків, що узгоджуються за фазою з очікуваними варіаціями. З результатів цього експерименту виходить, що вімпи повинні мати масу від 30 до 100 ГеВ і перетин пружного розсіяння на ядрах (2—15)×10−6 пікобарн.
У грудні 2009 року колаборація CDMS-2 (англ. Cryogenic Dark Matter Search) опублікувала роботу, в якій повідомляється про реєстрацію двох подій в сигнальній області, що можна інтерпретувати як свідоцтво детектування вімпів з ймовірністю 77 %, ґрунтуючись на оцінках очікуваних сигналів від фону. Ймовірність того, що ці події пояснюються фоновим шумом, — 23 %.
У лютому 2010 року невеликий експеримент CoGeNT повідомив про реєстрацію декількох сотень подій за 56 дні, що інтерпретується як можливий сигнал від вімпів з масою 7-11 ГеВ (поки учені обережні в своїх висновках: за їх словами, отримані результати необхідно перевірити). Детектор CoGeNT (англ. Coherent Germanium Neutrino Technology) це кремній-германієвий напівпровідниковий диск розміром з хокейну шайбу і розташовується в колишній шахті з видобутку залізняку в штаті Міннесота на глибині близько 600 метрів (англ. Soudan Underground Mine State Park, в тій же самій, що і детектор CDMS).
Супер-вімпи
Розширення суперсиметричних моделей вімпів називають Super-WIMPs, вони виникають в результаті розпаду вімпів. Їхня взаємодія є слабшою ніж у вімп, тобто з чотирьох фундаментальних взаємодій, як і стерильне нейтрино, вони беруть участь тільки в гравітаційній.
Існування супер-вімпів могло вплинути на формування галактик. Тобто матерії в середині галактики потрібно менше часу для стиснення, це впливає на її концентрацію в гало темної матерії .
Експериментальне дослідження розпаду одного електрослабкого стану супер-WIMP в інший в другому порядку наближення з супер-слабкою константою зв'язку привело до результату, що період пів-розпаду є значно більший ніж вік Всесвіту, що створило спостережувані наслідки для непрямого виявлення темної матерії.
Посилання та джерела
- Візуалізація на сайті NASA.
- Jonathan Feng, Mark Trodden: Der verborgene Bauplan des Kosmos. In: Spektrum der Wissenschaft, Januar 2011. Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH, Heidelberg.
- http://arxiv.org/pdf/0812.0432v3.pdf
Рябов В А, Царев В А, Цховребов А М «Поиски частиц темной материи» УФН 178 1129—1164 (2008)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Slabko vzayemodiyuchi masivni chastinki abo Vimpi vid angl WIMP Weakly Interacting Massive Particle klas gipotetichnih chastinok yaki ye kandidatami u temnu materiyu Z chotiroh fundamentalnih vzayemodij vimpi berut uchast tilki v slabkij ta gravitacijnij v zv yazku z chim yih vazhko zareyestruvati Sered mozhlivih kandidativ na rol vimpiv chasto rozglyadayut supersimetrichni chastinki nejtralino yaki v bilshosti teorij supersimetriyi ye stabilnimi Dva vimpi mozhut anigilyuvati z utvorennyam gamma kvantiv Peredbachayetsya sho vimpi skladayut sferichne galo v nashij Galaktici Obmezhennya na masu ta efektivnij pereriz vzayemodiyi vimpiv Dani z CDMSEksperimentalni sprobi viyavlennyaSprobi reyestraciyi vimpiv mozhna podiliti na pryami ta nepryami Pryame detektuvannya Ideya pryamogo detektuvannya gruntuyetsya na pripushenni sho nasha galaktika zapovnena vimpami i bagato z nih prohodyat skriz Zemlyu v yiyi navkolosonyachnomu ta galaktichnomu rusi Yaksho peretin rozsiyannya vimpiv na atomnomu yadri ne duzhe malij mozhlive yih pryame detektuvannya za dopomogoyu yadernih detektoriv dobre zahishenih vid zovnishnogo fonu zokrema neobhidne rozmishennya detektora gliboko pid zemleyu shob zahistitisya vid kosmichnogo viprominyuvannya Vnaslidok orbitalnogo i dobovogo ruhu detektora razom iz Zemleyu temp rahunku detektora viprobovuvatime richni i dobovi variaciyi zavdyaki comu korisnij signal mozhna vidokremiti vid fonu Maksimalnij temp rahunku ochikuyetsya koli proyekciya orbitalnoyi shvidkosti Zemli na shvidkist ruhu Soncya shodo centru Galaktiki i gazu vimpiv maksimalna V hodi reyestraciyi vimpi povinni pruzhno i nepruzhno rozsiyuvatis na yadrah misheni Dlya reyestraciyi cih zitknen mozhut vikoristovuvatisya scintilyacijni teplovi abo ionizacijni detektori a takozh yih kombinaciyi Nepryame detektuvannya Ideya nepryamogo detektuvannya gruntuyetsya mozhlivosti reyestruvati produkti anigilyaciyi vimpiv Cya anigilyaciya mozhe vidbuvatisya v galo galaktiki a takozh vseredini Soncya ta Zemli yaki zahoplyuyut vimpi gravitaciyeyu Sered mozhlivih dlya reyestraciyi naslidkiv anigilyaciyi vidilyayut nejtrino reyestruyutsya nejtrinnimi teleskopami antiprotoni pozitroni mozhut detektuvatisya za mezhami atmosferi i gamma kvanti nazemni ta suputnikovi gamma teleskopi Rezultati Kolaboraciya DAMA stverdzhuye sho v bagatorichnomu eksperimenti z detektorom sho skladayetsya z NAI Tl scintilyatoriv i roztashovanomu v pidzemnij laboratoriyi Gran Sasso Italiya sposterigalisya richni variaciyi shvidkosti vidklikiv sho uzgodzhuyutsya za fazoyu z ochikuvanimi variaciyami Z rezultativ cogo eksperimentu vihodit sho vimpi povinni mati masu vid 30 do 100 GeV i peretin pruzhnogo rozsiyannya na yadrah 2 15 10 6 pikobarn U grudni 2009 roku kolaboraciya CDMS 2 angl Cryogenic Dark Matter Search opublikuvala robotu v yakij povidomlyayetsya pro reyestraciyu dvoh podij v signalnij oblasti sho mozhna interpretuvati yak svidoctvo detektuvannya vimpiv z jmovirnistyu 77 gruntuyuchis na ocinkah ochikuvanih signaliv vid fonu Jmovirnist togo sho ci podiyi poyasnyuyutsya fonovim shumom 23 U lyutomu 2010 roku nevelikij eksperiment CoGeNT povidomiv pro reyestraciyu dekilkoh soten podij za 56 dni sho interpretuyetsya yak mozhlivij signal vid vimpiv z masoyu 7 11 GeV poki ucheni oberezhni v svoyih visnovkah za yih slovami otrimani rezultati neobhidno pereviriti Detektor CoGeNT angl Coherent Germanium Neutrino Technology ce kremnij germaniyevij napivprovidnikovij disk rozmirom z hokejnu shajbu i roztashovuyetsya v kolishnij shahti z vidobutku zaliznyaku v shtati Minnesota na glibini blizko 600 metriv angl Soudan Underground Mine State Park v tij zhe samij sho i detektor CDMS Super vimpiRozshirennya supersimetrichnih modelej vimpiv nazivayut Super WIMPs voni vinikayut v rezultati rozpadu vimpiv Yihnya vzayemodiya ye slabshoyu nizh u vimp tobto z chotiroh fundamentalnih vzayemodij yak i sterilne nejtrino voni berut uchast tilki v gravitacijnij Isnuvannya super vimpiv moglo vplinuti na formuvannya galaktik Tobto materiyi v seredini galaktiki potribno menshe chasu dlya stisnennya ce vplivaye na yiyi koncentraciyu v galo temnoyi materiyi Eksperimentalne doslidzhennya rozpadu odnogo elektroslabkogo stanu super WIMP v inshij v drugomu poryadku nablizhennya z super slabkoyu konstantoyu zv yazku privelo do rezultatu sho period piv rozpadu ye znachno bilshij nizh vik Vsesvitu sho stvorilo sposterezhuvani naslidki dlya nepryamogo viyavlennya temnoyi materiyi Posilannya ta dzherelaVizualizaciya na sajti NASA Jonathan Feng Mark Trodden Der verborgene Bauplan des Kosmos In Spektrum der Wissenschaft Januar 2011 Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH Heidelberg http arxiv org pdf 0812 0432v3 pdf Ryabov V A Carev V A Chovrebov A M Poiski chastic temnoj materii UFN 178 1129 1164 2008