暗黒物質は、銀河だけでなく、銀河団や銀河群をまとめるのに必要な過剰な重力を説明しようとするパラダイムです。
バリオン物質 (電子、陽子、および中性子を構成する物質) と、電磁気の弱い相互作用と強い相互作用を介して、たとえあったとしても、せいぜい非常に弱く相互作用する、このエキゾチックな形態の物質が存在するはずであるという手がかり重力相互作用は、銀河団の速度とスペクトル、および宇宙マイクロ波背景放射の異方性の多種多様な観測から得られます。これらの観察結果は、一般相対性理論に基づく現在の理論モデルが正しければ、銀河と銀河団の動的質量の 90% 以上が暗黒物質でできているはずであることを示しています。
この理論と天体観測との食い違いにより、暗黒物質の微視的な性質を理解することは、現代物理学の主要な課題の 1 つとなっています。現在、LHC、CDMS、Gran Sasso、Fermilab、LIGO、LUX-ZEPLIN、LSST、および PandaX で、暗黒物質粒子を探しているいくつかの例を挙げると、世界中でいくつかの実験が行われています。しかし、実験を効果的に行うためには、暗黒物質粒子の検索と、検出器を構成するバリオン物質との相互作用の理論モデルを実験に投入する必要があります。
単純化されたモデルとして知られる興味深いクラスのモデルの 1 つ 、最近注目を集めています。単純化されたモデルは、暗黒物質粒子がバリオン粒子と同様の特性を持ち、同じ対称性と原理に従い、既知のメディエーターを介してバリオン粒子と相互作用すると仮定される効果的なモデルです。ただし、相互作用の強さははるかに弱いです。したがって、単純化されたモデルは、暗黒物質の微視的構造と、バリオン物質との相互作用の非常に正確な説明を、すべて粒子加速器の観測量の観点から提供します。
しかし、これまでの加速器実験では肯定的な信号は検出されていませんが、天体観測から暗黒物質を支持する多くの証拠があるため、科学者が提案する暗黒物質粒子の特性を検索してみませんか?天文学的および宇宙論的データの単純化されたモデル?機能するためには、単純化されたモデルを次のレベルに引き上げる必要があります。そこでは、重力環境とその中の暗黒物質の挙動に関する情報を考慮に入れる必要があります。たとえば、暗黒物質とバリオン物質の間の重力相互作用が支配的であることを知ることによって、相互作用の自然な仲介者は重力子です。また、多くの天文観測は初期宇宙のスナップショットである宇宙マイクロ波背景放射に基づいているため、その時代の時空の構造に関する情報は、ド・ジッター空間を考慮することによって含まれています。原始宇宙論における加速膨張。
デ・シッター空間の重力子メディエーターを伴う暗黒物質の新しい単純化モデルは、加速器物理学の時空における通常の場の量子論よりも難しい理論です。真空状態と量子粒子の定義。この問題に対処する 1 つの方法は、時空を量子力学が適切に動作する 4 つの球体にマッピングし、そこで最初にモデルの詳細を解決してから、その結果を de Sitter 空間の物理量で解釈することです。デ・シッター空間の重力ダークマターの特性を理解するための他のより直接的なアプローチも可能です.
場の量子論、一般相対性理論、素粒子物理学、宇宙論、観測天文学の理論的概念と手法を組み合わせて使用することにより、簡素化されたモデルは、観測データに対して暗黒物質の量子構造に関するさまざまな仮説を検証する手段を提供します。
