WIMP

WIMP (ang. Weakly Interacting Massive Particles – słabo oddziałujące masywne cząstki) – hipotetyczne ciężkie (10 GeV/c² do kilku TeV/c², podczas gdy masa protonu to nieco mniej niż 1 GeV/c²) cząstki oddziałujące z widzialną materią z siłą porównywalną do oddziaływań słabych[1]. (Neutrina słabo oddziałują z materią, ale są bardzo lekkie.)

Cząstki WIMP prawdopodobnie są „zimne”, czyli stosunkowo powolne (nierelatywistyczne, znacznie wolniejsze od światła), co pozwala im łatwo tworzyć skupiska, mogą więc być jednym z głównych składników zimnej ciemnej materii. Skupione, masywne, zatem też silnie grawitujące cząstki WIMP mogły być zalążkami nowo powstających galaktyk, a w powstałych już galaktykach WIMP-y powinny tworzyć halo stacjonarnego gazu[1].

WIMPy powinny być trwałe, dlatego obecnie najistotniejszymi kandydatami są najlżejsze cząstki supersymetryczne w modelach z dokładnym zachowaniem parzystości R (raczej neutralina, ponieważ typowe sneutrina udałoby się już wykryć). Innymi kandydatami są na przykład najlżejsze cząstki T-nieparzyste w modelach „Little Higgs” zachowujących parzystość T i technibariony[1].

Cząstki o masie rzędu 100 MeV/c² bywają określane jako lekka ciemna materia. Mogłyby one oddziaływać nieco silniej niż typowe WIMP-y (chociaż wciąż słabo), a ich anihilacja mogłaby stanowić źródło pozytonów[2].

WIMPonium to hipotetyczny stan związany WIMP-ów. Może istnieć, jeśli masa WIMP-ów jest dostatecznie duża w stosunku do siły ich oddziaływań. Im większa będzie masa w stosunku do siły oddziaływania, tym więcej stanów wzbudzonych będzie możliwe. WIMPonia ulegają rozpadowi na cząstki modelu standardowego w wyniku anihilacji WIMP-ów, chyba że uniemożliwia to ścisłe zachowanie jakiejś liczby kwantowej (innej niż parzystość, gdyż parzystość dwu WIMP-ów o ujemnej parzystości jest dodatnia), np. ładunku (którego wartości są liczbami dodatnimi lub ujemnymi, tak jak dla zwykłego ładunku elektrycznego)[3].

Przypisy

  1. ↑ a b c Dark matter. PDG. [dostęp 2012-12-30]. (ang.).
  2. ↑ Michel Cassé, Pierre Fayet, Light Dark Matter, „arXiv [astro-ph]”, Paris: 21st IAP Colloquium "Mass Profiles and Shapes of Cosmological Structures", 9 lipca 2005, arXiv:astro-ph/0510490 (ang.).
  3. ↑ William Shepherd, Tim M.P. Tait, Gabrijela Zaharijas, WIMPonium, „Phys.Rev.D79:055022,2009”, 79 (5), 2009, s. 055022, DOI: 10.1103/PhysRevD.79.055022, arXiv:0901.2125 [dostęp 2015-02-20] (ang.).