Matière noire chaude - Warm dark matter

La matière noire chaude ( WDM ) est une forme hypothétique de matière noire qui a des propriétés intermédiaires entre celles de la matière noire chaude et de la matière noire froide , provoquant la formation de la structure de bas en haut au-dessus de leur échelle de flux libre et de haut en bas en dessous de leur échelle. échelle de streaming gratuite. Les candidats WDM les plus courants sont les neutrinos et les gravitinos stériles . Les WIMPs ( particules massives interagissant faiblement ), lorsqu'elles sont produites de manière non thermique, pourraient être des candidats pour la matière noire chaude. En général, cependant, les WIMPs produits thermiquement sont des candidats à la matière noire froide .

keVins et GeVins

Une particule candidate WDM possible avec une masse de quelques keV provient de l'introduction de deux nouveaux fermions à charge nulle et à nombre de leptons nuls dans le modèle standard de physique des particules : les « fermions inertes de masse keV » (keVins) et les « fermions inertes de masse GeV " (Gévins). Les keVins sont surproduits s'ils atteignent l'équilibre thermique dans l'univers primitif, mais dans certains scénarios, la production d'entropie à partir des désintégrations de particules plus lourdes instables peut supprimer leur abondance à la valeur correcte. Ces particules sont considérées comme « inertes » car elles n'ont qu'une suppression des interactions avec le boson Z . Les neutrinos stériles avec des masses de quelques keV sont des candidats possibles pour les keVins. A des températures inférieures à l' échelle électrofaible, leurs seules interactions avec les particules modèles standards sont des interactions faibles en raison de leur mélange avec les neutrinos ordinaires . En raison de la petite taille de l'angle de mélange, ils ne sont pas surproduits car ils gèlent avant d'atteindre l'équilibre thermique. Leurs propriétés sont cohérentes avec les limites astrophysiques provenant de la formation de la structure et le principe de Pauli si leur masse est supérieure à 1-8 keV.

En février 2014, différentes analyses ont extrait du spectre des émissions de rayons X observées par XMM-Newton , un signal monochromatique autour de 3,5 keV. Ce signal provient de différents amas de galaxies (comme Persée et Centaure ) et plusieurs scénarios de matière noire chaude peuvent justifier une telle ligne. On peut citer par exemple un candidat de 3,5 keV s'annihilant en 2 photons, ou une particule de matière noire de 7 keV se désintégrant en un photon et un neutrino.

En novembre 2019, analyse de l'interaction de diverses matières du halo galactique sur les densités et la distribution des flux stellaires, provenant des satellites de la Voie lactée, ils ont pu contraindre des minimums de masse pour les perturbations de densité par la matière noire chaude Kevins dans le GD- 1 et Pal 5 flux. Cette limite inférieure sur la masse des reliques thermiques de matière noire chaude mWDM > 4,6 keV ; ou en ajoutant le nombre de satellites nains mWDM > 6,3 keV

Voir également

• Matière noire  - Forme hypothétique de la matière comprenant la majeure partie de la matière de l'univers
  • Matière noire chaude  (HDM) - Une forme théorique de matière noire qui se compose de particules qui se déplacent avec des vitesses ultrarelativistes
  • Matière noire froide  (CDM) – Type hypothétique de matière noire en physique
•  Modèle Lambda-CDM – Modèle de cosmologie du big-bang
• Dynamique newtonienne modifiée  – Hypothèse proposant une modification des lois de Newton

Les références

• Viel, Mattéo ; Lesgourgues, Julien ; Haehnelt, Martin G. ; Matarrese, Sabino; Riotto, Antonio (2005-03-31). « Contraindre les candidats à la matière noire chaude, y compris les neutrinos stériles et les gravitinos légers avec WMAP et la forêt de Lyman- ». Examen physique D . 71 (6) : 063434. arXiv : astro-ph/0501562 . Bibcode : 2005PhRvD..71f3534V . doi : 10.1103/physrevd.71.063534 . ISSN  1550-7998 . S2CID  119445620 .
• Roi, Stephen F ; Merle, Alexandre (2012-08-16). "Matière noire chaude de keVins". Journal de cosmologie et de physique des astroparticules . 2012 (8) : 016. arXiv : 1205.0551 . Bibcode : 2012JCAP ... 08..016K . doi : 10.1088/1475-7516/2012/08/016 . ISSN  1475-7516 . S2CID  118342558 .
• Gao, L.; Theuns, T. (2007-09-14). "Éclairer l'univers avec des filaments". Sciences . 317 (5844) : 1527-1530. arXiv : 0709.2165 . Bibcode : 2007Sci ... 317.1527G . doi : 10.1126/science.1146676 . ISSN  0036-8075 . PMID  17872439 . S2CID  18545632 .
• Lin, BM ; Huang, DH ; Zhang, X. ; Brandenberger, R. (2001-02-05). "La production non thermique de particules massives à interaction faible et la structure sous-galactique de l'univers". Lettres d'examen physique . 86 (6) : 954-957. arXiv : astro-ph/0009003 . Bibcode : 2001PhRvL..86..954L . doi : 10.1103/physrevlett.86.954 . ISSN  0031-9007 . PMID  11177983 .
• Millis, Jean. Matière noire chaude. À propos.com. Consulté le 23 janvier 2013. http://space.about.com/od/astronomydictionary/g/Warm-Dark-Matter.htm .

Lectures complémentaires

• Bertone, Gianfranco (2010). Particules de matière noire : observations, modèles et recherches . Presse de l'Université de Cambridge . p. 762. ISBN 978-0-521-76368-4.