Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 1286
Скачиваний: 54
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Стандартной модели физики элементарных частиц.
Активные попытки в изучении СН объясняется тем, что введение в СМ стериль- ных нейтрино позволяет решить ряд основных проблем космологии и физики элемен- тарных частиц.
Сами СН не участвуют в слабых взаимодействиях, однако они могу смешиваться с активным нейтрино (нейтрино СМ), что обуславливает наличие массы у последнего и смешивание нейтрино разных ароматов (τ, µ, e) между собой, которое в свою очередь и вызывает осцилляции. Для объяснения экспериментов по осцилляции нейтрино до- статочно внедрить в СМ два новых фермиона майроновского типа, при этом, изменяя значения модельных параметров можно не только объяснить осцилляции, но и бари- онную асимметрию Вселенной. В таком случае, только два из трех активных нейтрино будут обладать массой. Для придания массы всем трем нейтрино СМ нужно также три стерильных нейтрино. При такой реализации, для некоторой области пространства легчайшее из стерильных нейтрино окажется долгоживущим
и сможет претендовать на роль частиц темной материи.
Основным параметром является масса СН. На данный момент, еще четко не опре- делено максимальное и минимальное значение масс, они могут принимать значения от самых малых ∼1 эВ, вплоть до значений ∼1015 ГэВ. Есть несколько групп масс СН, в зависимости от ожидаемых феноменологических проявлений, но нас интересует лишь область от 1 - 10 кэВ, СН с данной массой образуют горячую темную материю, о ко- торый мы уже упоминали выше.
В относительно недавней работе по исследованию скоплений галактик Эзрой Бул-
булом из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Алексеем Боярским, пред- ставляющим Лейденский университет, были обнаружены неизвестные линии спектра (Рис.6), которые могут соответствовать распаду СН. [11] В теории, стерильное ней- трино может, хотя и очень редко, распадаться на “обычное” нейтрино и фотон. При этом каждый из продуктов распада унесёт с собой половину энергии предка, то есть линии в районе 3,52 – 3,56 кэВ могут указывать на обнаружение таких распадов сте- рильного нейтрино с массой в интервале 7,04 – 7,12 кэВ. Однако, никаких поспешных выводов ученые делать не берутся, ибо еще толком не ясно, что именно они нашли.
Рис. 6: Графики показывают энергетическую зону ( 3 - 4 кэВ), где возникает новая спектральная характеристика. Красные линии — избыток излучения, синнии линии
— общая модель излучения с Гауссианами других
источников.
Еще один кандидат на роль скрытой массы — аксионы. Это псевдоскалярная гипоте- тическая частица, постулированная в 1977 г. в связи с нарушением CP-инвариантности в КХД (квантовая хромодинамика). Масса аксиона выражается следующим образом [5]:
√z fπmπ
107 ГэВ
PQ
ma= 1 + zf
/NF
0.62
PQ
/NF
эВ,
≈f
где z= mu/md= 0.56, mπ= 135 МэВ и fπ= 93 МэВ.
В начале предполагалось, что масштаб нарушения данной симметрии совпадает с электрослабым масштабом и масса аксиона равна примерно 200 кэВ. Но экспери- менты на ускорителях частиц весьма быстро исключили такую возможность. На ны- нешний день считают, что масса аксиона варьируется в интервале от 10−5 эВ до 10−3 эВ. Однако прямое детектирование пока не дало результатов.
Так же имеются и косвенные способы поиска аксионов, а именно, через свет. Со- гласно теоретическим представлениями аксион может распадаться на два фотона, ко- торые мы уже можем детектировать. Также возможен и обратный процесс, т.е. по- лучения аксиона из света. Из данного свойства следует что аксион хоть и являет- ся “неуловимой” частицей, но не лишен взаимодействия с магнитным полем. В та- ком случае аксионы можно стимулировать для распада на, так называемые, микро- волновые фотоны. Этот метод используется учеными в ADMX (Axion Dark Matter eXperiment). Если аксион окажется частицей ТМ, это даст еще один рывок в понима- нии и изучении скрытой массы.
Активные попытки в изучении СН объясняется тем, что введение в СМ стериль- ных нейтрино позволяет решить ряд основных проблем космологии и физики элемен- тарных частиц.Сами СН не участвуют в слабых взаимодействиях, однако они могу смешиваться с активным нейтрино (нейтрино СМ), что обуславливает наличие массы у последнего и смешивание нейтрино разных ароматов (τ, µ, e) между собой, которое в свою очередь и вызывает осцилляции. Для объяснения экспериментов по осцилляции нейтрино до- статочно внедрить в СМ два новых фермиона майроновского типа, при этом, изменяя значения модельных параметров можно не только объяснить осцилляции, но и бари- онную асимметрию Вселенной. В таком случае, только два из трех активных нейтрино будут обладать массой. Для придания массы всем трем нейтрино СМ нужно также три стерильных нейтрино. При такой реализации, для некоторой области пространства легчайшее из стерильных нейтрино окажется долгоживущим
и сможет претендовать на роль частиц темной материи.
Основным параметром является масса СН. На данный момент, еще четко не опре- делено максимальное и минимальное значение масс, они могут принимать значения от самых малых ∼1 эВ, вплоть до значений ∼1015 ГэВ. Есть несколько групп масс СН, в зависимости от ожидаемых феноменологических проявлений, но нас интересует лишь область от 1 - 10 кэВ, СН с данной массой образуют горячую темную материю, о ко- торый мы уже упоминали выше.
В относительно недавней работе по исследованию скоплений галактик Эзрой Бул-
булом из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Алексеем Боярским, пред- ставляющим Лейденский университет, были обнаружены неизвестные линии спектра (Рис.6), которые могут соответствовать распаду СН. [11] В теории, стерильное ней- трино может, хотя и очень редко, распадаться на “обычное” нейтрино и фотон. При этом каждый из продуктов распада унесёт с собой половину энергии предка, то есть линии в районе 3,52 – 3,56 кэВ могут указывать на обнаружение таких распадов сте- рильного нейтрино с массой в интервале 7,04 – 7,12 кэВ. Однако, никаких поспешных выводов ученые делать не берутся, ибо еще толком не ясно, что именно они нашли.
Рис. 6: Графики показывают энергетическую зону ( 3 - 4 кэВ), где возникает новая спектральная характеристика. Красные линии — избыток излучения, синнии линии
— общая модель излучения с Гауссианами других
источников.
- 1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 16
Аксионы
Еще один кандидат на роль скрытой массы — аксионы. Это псевдоскалярная гипоте- тическая частица, постулированная в 1977 г. в связи с нарушением CP-инвариантности в КХД (квантовая хромодинамика). Масса аксиона выражается следующим образом [5]:√z fπmπ
107 ГэВ
PQ
ma= 1 + zf
/NF
0.62
PQ
/NF
эВ,
≈f
где z= mu/md= 0.56, mπ= 135 МэВ и fπ= 93 МэВ.
В начале предполагалось, что масштаб нарушения данной симметрии совпадает с электрослабым масштабом и масса аксиона равна примерно 200 кэВ. Но экспери- менты на ускорителях частиц весьма быстро исключили такую возможность. На ны- нешний день считают, что масса аксиона варьируется в интервале от 10−5 эВ до 10−3 эВ. Однако прямое детектирование пока не дало результатов.
Так же имеются и косвенные способы поиска аксионов, а именно, через свет. Со- гласно теоретическим представлениями аксион может распадаться на два фотона, ко- торые мы уже можем детектировать. Также возможен и обратный процесс, т.е. по- лучения аксиона из света. Из данного свойства следует что аксион хоть и являет- ся “неуловимой” частицей, но не лишен взаимодействия с магнитным полем. В та- ком случае аксионы можно стимулировать для распада на, так называемые, микро- волновые фотоны. Этот метод используется учеными в ADMX (Axion Dark Matter eXperiment). Если аксион окажется частицей ТМ, это даст еще один рывок в понима- нии и изучении скрытой массы.