最近写了个WIMP Miracle估算的摘要。这个估算非常简单,用不了几行,却异常有用。
如有错误,请指出让我更正,谢谢。
在各种暗物质的理论模型里,WIMP(相互作用很弱的有质量粒子)是最常见的一类。之所以常见,是因为以下的 WIMP miracle (miracle: 奇迹)。
在WIMP类的模型里,WIMP的正反粒子不需要有数量上的不同,只需要它们之间的反应足够弱,随着宇宙的膨胀,正反粒子太稀疏都没什么机会相互反应,就可以使得它们不互相湮灭至绝种。那么,根据现今暗物质的密度(可见物质的6倍左右)以及宇宙膨胀历史的知识,就可以大致合理的估算WIMP的质量和散射截面(散射截面体现反应强弱)的数量级。质量通常是要大致猜的,在1GeV到1TeV的范围里,散射截面的数量级不会差太多。估算的结果是,它的质量和散射截面都基本上在弱电破缺的范围里,所以就叫miracle,有人因此猜测暗物质也许和弱电破缺有一定的关系。如果WIMP是正确的暗物质模型的话,LHC也是有一定可能发现它的。
文中的一些符号:(hbar=c=1)
H: 宇宙膨胀速率
Gamma: WIMP正反粒子平均反应速率
sigma:散射截面
v:WIMP的速度
n:WIMP的数量密度
M_pl:普朗克质量
< >:麦克斯韦玻尔兹曼分布上的平均值
如有错误,请指出让我更正,谢谢。
在各种暗物质的理论模型里,WIMP(相互作用很弱的有质量粒子)是最常见的一类。之所以常见,是因为以下的 WIMP miracle (miracle: 奇迹)。
在WIMP类的模型里,WIMP的正反粒子不需要有数量上的不同,只需要它们之间的反应足够弱,随着宇宙的膨胀,正反粒子太稀疏都没什么机会相互反应,就可以使得它们不互相湮灭至绝种。那么,根据现今暗物质的密度(可见物质的6倍左右)以及宇宙膨胀历史的知识,就可以大致合理的估算WIMP的质量和散射截面(散射截面体现反应强弱)的数量级。质量通常是要大致猜的,在1GeV到1TeV的范围里,散射截面的数量级不会差太多。估算的结果是,它的质量和散射截面都基本上在弱电破缺的范围里,所以就叫miracle,有人因此猜测暗物质也许和弱电破缺有一定的关系。如果WIMP是正确的暗物质模型的话,LHC也是有一定可能发现它的。
文中的一些符号:(hbar=c=1)
H: 宇宙膨胀速率
Gamma: WIMP正反粒子平均反应速率
sigma:散射截面
v:WIMP的速度
n:WIMP的数量密度
M_pl:普朗克质量
< >:麦克斯韦玻尔兹曼分布上的平均值