सुपरनोवा में (शून्य से अधिक) डार्क मैटर का उत्पादन

Question

ऐसा माना जाता है कि डार्क मैटर कणों से बना होता है, जो केवल कमजोर और गुरुत्वाकर्षण के साथ बातचीत करते हैं। डार्क मैटर के लिए एक सामान्य उम्मीदवार को WIMPs कहा जाता है । WIMPs, विशेष रूप से, भारी होते हैं और उनके अपने एंटीपार्टिकल्स हो सकते हैं।

और किसी भी अन्य कण के रूप में गहरे पदार्थ के कणों को पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा में उत्पादित किया जा सकता है। काले पदार्थ कणों का द्रव्यमान अज्ञात है, लेकिन आदेश के होने का अनुमान है - 100 GeV , जिनमें से तापमान से मेल खाती टी डी एम ≈ 10 13 - 10 15 कश्मीर , जिस पर इन कणों का उत्पादन होने की उम्मीद की जा सकती है।$1$$100 \textrm{GeV}$$T_{DM}\approx 10^{13}$$10^{15}\textrm{K}$

इस तरह के भारी तापमान किसी भी उचित एस्ट्रोफिजिकल प्रक्रियाओं में मुश्किल से प्राप्य हैं, लेकिन कोर पतन सुपरनोवा नवगठित कोर में कहते हैं कि तापमान है , और शायद अधिक पतन के चरण के दौरान। फिर एक मोटे अनुमान के सुझाव है कि अंधेरे की राशि बात का उत्पादन किया है एम डी एम ≈ ई - टी डी एम / टी एस एन , m एक एक्स एम ⊙ । या, संख्या के रूप में$T_{SN,after}\approx 10^{11}\textrm{K}$$M_{DM}\approx e^{-T_{DM}/T_{SN,max}}M_\odot$$\log_{10}(M_{DM}/\textrm{kg})=30.3-0.43(T_{DM}/T_{SN})$ । इसका मतलब यह है कि एक सुपरनोवा के दौरान उत्पादित डार्क मैटर की मात्रा लगभग एक किलोग्राम होगी। इस तरह के तापमान DM कणों के लिए काफी उपलब्ध हैं । इसलिए, प्रत्येक सुपरनोवा द्वारा उत्पादित अंधेरे पदार्थ के कुछ किलोग्राम की आशा कर सकते हैं। 1 $T_{SN}=1.4\cdot 10^{-2}T_{DM}$$1 \textrm{GeV}$

अब सवाल। कोर-पतन सुपरनोवा में एक विशिष्ट डार्क मैटर उत्पादन क्या है? एक अच्छा जवाब, मुझे लगता है कि मौजूदा अनुमान पर अधिक मजबूत विस्तार होगा। किसी भी रचनात्मक टिप्पणी का स्वागत है।

Answer 1

इस समय सबसे पसंदीदा WIMPS शायद तटस्थ हैं, http://en.wikipedia.org/wiki/Nututinoino देखें

ये कण इस समय विशुद्ध रूप से काल्पनिक हैं। उपरोक्त विकिपीडिया लेख में 10 और 10,000 GeV के बीच सबसे हल्की न्यूट्रिनो श्रृंखला के लिए बड़े पैमाने पर अनुमान है, जिसका अर्थ है कि SN में उत्पादन दर एक अनुमानित 1 GeV की तुलना में बहुत कम होगी। उच्च उत्पादन दर का एलएचसी में पहले ही पता चल जाना चाहिए था।

इसलिए LHC पर WIMPS के गैर-पता लगाने (ऊर्जा हानि के रूप में) से एसएन में उत्पादन दरों के ऊपरी सीमा का अनुमान संभव होना चाहिए।

Comments

मैं अब भी इस तरह के अनुमान को जानने के लिए उत्सुक हूं। क्या यह कुछ कण हैं, या यह एक नैनोग्राम है जिसकी हम उम्मीद कर सकते हैं, या क्या यह मैक्रोस्कोल्स के ऊपर भी है? उत्पादन में बाधा डालने वाला एक अन्य बिंदु, अपेक्षित ऊर्जा सीमा को छोड़कर, प्रतिक्रिया क्रॉस के कारण निश्चित रूप से है। वे बल्कि कम भी हो सकते हैं।

— एलेक्सी बोबरिक

@AlexeyBobrick एक परिकल्पना है, कि DM WIMPS भारी कणों के क्षय उत्पाद हैं। एसएन एलएचसी की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा तक पहुंच सकता है, लगभग 10e19 ईवी तक। यदि WIMPS का उत्पादन इस तरह से होता है, तो उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय कण जानकारी का एक अतिरिक्त स्रोत हो सकते हैं। यह आशा है कि मैं LHC में कमी के बावजूद SN में DM उत्पादन के लिए दे सकता हूं। मैं संख्या की आपूर्ति करने में संकोच करता हूं, क्योंकि बहुत अधिक अपुष्ट परिकल्पनाएं मौजूद हैं। सब गलत हो सकता है।

— गेराल्ड

सच है, और यह निश्चित रूप से मॉडल पर निर्भर है। हालांकि, कुछ विशेष मॉडल के लिए एक मोटा अनुमान भी दिलचस्प होगा। यह भी ध्यान दें, कि 1) सबसे ऊर्जावान कॉस्मिक किरणें सुपरनोवा में उत्पन्न होने की संभावना नहीं हैं, 2) यह थर्मल है, बल्क मोशन नहीं, जो प्रतिक्रियाओं के लिए मायने रखता है।

— एलेक्सी बोबरिक

सबसे ऊर्जावान मनाया लौकिक किरणों को एक "पास" ब्लैक होल में उत्पन्न होने के लिए माना जाता है, जिसकी पुष्टि होना अभी बाकी है। लेकिन अगर ऐसा है, तो यह एक ब्लैक होल के सुपरनोवा के ढहने पर भी हो सकता है, हालाँकि GRBs (जो कि SN के साथ जुड़ा हो सकता है) और उच्च ऊर्जा CR के बीच एक अच्छा संबंध इस प्रकार पुष्टि नहीं की जा सकती है। उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों को नीली-स्थानांतरित कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि और संबंधित ऊर्जा हानि द्वारा उनकी यात्रा में प्रतिबंधित किया जाता है। डब्ल्यूआईएमपी के गठन के वर्तमान विचार, जहां तक ​​मैं अनुमान लगा सकता हूं, भारी कणों के क्षय की ओर जाता है।

— गेराल्ड

... लगभग नाभिक के क्षय की तरह, न्यूट्रिनों का उत्पादन करते हैं। 100 गीगावॉट से कम द्रव्यमान वाले न्यूट्रेलीनो का प्रत्यक्ष उत्पादन अप्रभावित दिखता है या कम से कम बहुत ही दुर्लभ, हिग्स कणों की तुलना में दुर्लभ। अब कणों के वजन का अनुमान लगाया जा सकता है, जो न्यूट्रिनो या अन्य WIMPS में क्षय होता है, और संभावनाओं की तलाश करते हैं, जो कि एसएन में ऊर्जाएं उत्पन्न होती हैं। अब इसे एक अनुमानित प्रतिक्रिया क्रॉस-सेक्शन के साथ गुणा करना होगा। WIMPs के लिए एक काल्पनिक क्षय तब सीधा होना चाहिए। लेकिन यहां हमारे पास मान्यताओं का एक क्रम है जो अनिश्चितताओं को गुणा करेगा।

— गेराल्ड

Answer 2

कई प्रकार के सुपरनोवा और तरीके हैं जो कोर ढह सकते हैं। चलो एक चरम मामला लेते हैं जिसमें गामा-रे फोटोडिसिनग्रिगेशन सभी भारी तत्वों (सी, फे और नी, आदि) को नष्ट कर देता है और उन सभी को प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों में तोड़ देता है। प्रत्येक नाभिक अपनी सभी बाध्यकारी ऊर्जा को जारी करता है, लगभग 9 MeV प्रति नाभिक द्रव्यमान या शेष द्रव्यमान का 0.9%। अधिकांश ऊर्जा, मेरा मानना ​​है, सापेक्षतावादी न्यूट्रिनो (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा में बाकी) के रूप में सामने आता है। तो, एक ऊपरी सीमा यह है कि कोर के द्रव्यमान का 0.9% न्यूट्रिनो में समाप्त होता है। न्यूट्रिनो का बाकी द्रव्यमान बहुत कम है, लेकिन सापेक्ष द्रव्यमान संभवतः अधिक प्रासंगिक संख्या है।

$\Omega$$\Omega_{stars}$$\Omega$