警官が間違った人物を追跡するように、暗黒物質 (重力が銀河を束縛しているように見える謎の物質) を特定しようとしている物理学者は、間違った粒子を追跡していた可能性があります。実際、物理学者が現在好んでいる暗黒物質の候補である弱相互作用大質量粒子 (WIMP) とは正反対の性質を持つ粒子でも、同じようにうまく説明できるだろうと、4 人の理論家は述べています。仮説上の強く相互作用する大質量粒子 (または SIMP) も、いくつかの天体物理学的観測をより適切に説明するだろう、と彼らは主張している.
ローレンス・バークレー国立研究所とカリフォルニア大学の理論家である Yonit Hochberg は、次のように述べています。 (UC)、バークレー、および新しい論文の著者。
理論家たちは 30 年前に WIMP を思いつき、銀河が離れて飛び散らない理由を説明しました。粒子は陽子の 1 倍から 1000 倍の質量を持ち、重力に加えて、弱い核力のみを介して互いに相互作用し、通常の物質と相互作用します。原子核。
幼少期の宇宙では、亜原子粒子が衝突して膨大な数の WIMP が生成されたはずです。これらの WIMP のいくつかは、そのうちの 2 つが衝突して消滅し、2 つの通常の粒子が生成されると消滅します。宇宙が拡大するにつれて、そのような衝突はますますまれになり、弱い力の強さを考えると、適切な量の暗黒物質を提供するのに十分な量の WIMP が生き残り、通常の物質の約 5 倍になります。この偶然の一致、または「WIMP の奇跡」により、WIMP は理論家のお気に入りになりました。
しかし、Hochberg らは、暗黒物質は陽子の約 10 分の 1 程度の質量を持ち、互いに非常に強く相互作用するより軽い粒子で構成されている可能性もあると主張しているが、通常の物質ではそうではない。そのような SIMP は、陽子内のクォークとほぼ同じくらい強く互いに引っ張り合います。クォークを分離することは不可能なほど激しく互いにくっつきます。
理論家がいくつかのしわを追加すると仮定すると、SIMP は適切な量の暗黒物質を提供することもできます。 SIMP は、主に 3 つの SIMP が入り、2 つの SIMP だけが出てくる衝突によって消滅しなければなりません。これらのイベントは、2 つの SIMP が互いに消滅して 2 つの通常の粒子を生成するイベントよりも一般的である必要があります。さらに、理論家は、SIMP は通常の物質と相互作用する必要があるが、WIMP よりもはるかに弱いと主張している。これは、通常の物質と相互作用して熱を共有できない場合、3 対 2 の衝突で SIMP が加熱されるためです。
それは多くのことを要求するように思えるかもしれませんが、SIMP が重すぎない限り、これらの条件は簡単に満たすことができると Hochberg 氏は言います。そのため、チームが今月 Physical Review Letters で報告しているように、WIMP の奇跡は SIMP の奇跡に簡単に置き換えることができます。 .
さらに、SIMP が通常の物質と相互作用しなければならないという事実は、原則として、それらが何らかの方法で検出可能であることを保証します、と Hochberg は言います。物理学者は現在、WIMPs が巨大な原子核と衝突する兆候を探していますが、バンタム級の粒子では原子核を飛ばすのに十分なパンチを詰め込めないため、研究者はおそらく SIMPs がより軽い電子にぶつかるのを探す必要があります。
WIMPy 暗黒物質と比較して、SIMPy 暗黒物質には別の望ましい特性もあります。宇宙が進化するにつれて、暗黒物質が合体して塊、つまりハローになり、その中で銀河が形成されました。しかし、コンピュータシミュレーションは、それ自体と相互作用しない暗黒物質が、中心に非常に密集した無数の小さな塊を形成することを示唆しています.小さな「矮小銀河」はそれほど豊富ではなく、銀河の中心はシミュレーションが示唆するほど密度が高くありません。しかし、強く相互作用する暗黒物質は、暗黒物質の分布を滑らかにし、これらの問題を解決するだろう、と Hochberg は言う。 「これは、モデルに強制しただけの独立したものではありません」と彼女は言います。 「それは自然に起こります。」
この新しい分析は、「WIMP の奇跡の風味を持っています。これは素晴らしいことです」と、カリフォルニア大学アーバイン校の理論家であるジョナサン フェン (Jonathan Feng) は述べています。 Feng は、同様のアイデアに取り組んでおり、暗黒物質のシミュレーションと観測された銀河の特性との違いを調整する能力が、強く相互作用する暗黒物質を概念的に魅力的にすると述べています。
しかし、微弱ではあるが、暗黒物質と通常の物質との間の相互作用が暗黒物質の分布を自然に滑らかにする可能性があるかもしれない、と彼は警告する.そして Feng は、SIMP が検出されるのに十分なほど強く通常の物質と相互作用しなければならないという主張について、いくつかの疑問を持っていると言います。そのため、SIMP はおそらくまだ暗黒物質粒子の最良の推測として WIMP を打ち負かすことはないでしょう、と Feng は言います。 P>
