In der Astrophysik, schwach aufeinander wirkenden massiven Partikeln oder SCHLAPPSCHWÄNZEN, sind hypothetische Partikeln, die als eine mögliche Lösung des dunklen Sache-Problems dienen. Diese Partikeln wirken durch die schwache Kraft und den Ernst, und vielleicht durch andere Wechselwirkungen aufeinander, die nicht stärker sind als die schwache Kraft. Weil sie mit Elektromagnetismus nicht aufeinander wirken, können sie nicht direkt gesehen werden, und weil sie mit der starken Kernkraft nicht aufeinander wirken, die sie stark mit Atomkernen nicht reagieren.

Diese Kombination von Eigenschaften gibt SCHLAPPSCHWÄNZEN viele der Eigenschaften von neutrinos, abgesehen davon viel massiver und deshalb langsamer zu sein.

Theoretische Argumente

Obwohl die Existenz von SCHLAPPSCHWÄNZEN in der Natur an diesem Punkt hypothetisch ist, würde es mehrere astrophysical und kosmologische mit der dunklen Sache verbundene Probleme auflösen. Die theoretischen Haupteigenschaften eines SCHLAPPSCHWANZES sind:

• Wechselwirkung nur durch die schwache Kernkraft und den Ernst, oder mindestens mit Wechselwirkungsquerschnitten nicht höher als die schwache Skala;
• Die große Masse im Vergleich zu Standardpartikeln (wie man betrachten kann, sind SCHLAPPSCHWÄNZE mit Massen von Sub-GeV leichte dunkle Sache).

Wegen ihres Mangels an der Wechselwirkung mit der normalen Sache würden sie dunkel und durch normale elektromagnetische Beobachtungen unsichtbar sein. Wegen ihrer großen Masse würden sie das relativ langsame Bewegen und deshalb die Kälte sein. Infolgedessen würden sie dazu neigen, clumpy zu bleiben. Simulationen eines mit der kalten dunklen Sache vollen Weltalls erzeugen Milchstraße-Vertrieb, der dem grob ähnlich ist, das beobachtet wird. SCHLAPPSCHWÄNZE werden als einer der Hauptkandidaten für die kalte dunkle Sache, andere betrachtet, die massive Kompaktring-Gegenstände (MACHOS) und axions sind. (Diese Namen wurden für die Unähnlichkeit, mit MACHOS genannt später absichtlich gewählt als SCHLAPPSCHWÄNZE.) Außerdem im Gegensatz zu MACHOS gibt es keine bekannten stabilen Partikeln innerhalb des Standardmodells der Partikel-Physik, die alle Eigenschaften von SCHLAPPSCHWÄNZEN haben. Die Partikeln, die wenig Wechselwirkung mit der normalen Sache wie neutrinos haben, sind alle sehr leicht, und würden sich folglich schnell bewegen oder heiß. Heiße dunkle Sache würde die in großem Umfang Struktur von Milchstraßen schmieren und wird so als kein lebensfähiges kosmologisches Modell betrachtet. EINEM Schlappschwanz ähnliche Partikeln werden durch die R-parity-conserving Supersymmetrie, einen populären Typ der Erweiterung auf das Standardmodell vorausgesagt, obwohl keine der Vielzahl von neuen Partikeln in der Supersymmetrie beobachtet worden ist.

Experimentelle Entdeckung

Weil SCHLAPPSCHWÄNZE nur durch schwache und Gravitationskräfte aufeinander wirken können, sind sie äußerst schwierig zu entdecken. Jedoch gibt es viele Experimente im Gange, um zu versuchen, SCHLAPPSCHWÄNZE sowohl direkt als auch indirekt zu entdecken. Obwohl vorausgesagt, sind sich zerstreuende Quoten für SCHLAPPSCHWÄNZE von Kernen für große Entdecker-Zielmassen bedeutend, Vorhersage dass Ring-SCHLAPPSCHWÄNZE, weil sie die Sonne durchführen, kann mit Sonnenprotonen und Helium-Kernen aufeinander wirken. Solch eine Wechselwirkung würde einen SCHLAPPSCHWANZ veranlassen, Energie zu verlieren und "festgenommen" durch die Sonne zu werden. Als immer mehr SCHLAPPSCHWÄNZE thermalize innerhalb der Sonne, sie beginnen, mit einander zu vernichten, eine Vielfalt von Partikeln einschließlich energiereichen neutrinos bildend.

Diese neutrinos können dann zur Erde reisen, die in einem der vielen Neutrino-Fernrohre wie der Super-Kamiokande Entdecker in Japan zu entdecken ist. Die Zahl von Neutrino-Ereignissen entdeckt pro Tag an diesen Entdeckern hängt von den Eigenschaften des SCHLAPPSCHWANZES, sowie auf der Masse von Higgs boson ab. Ähnliche Experimente sind laufend, um neutrinos von SCHLAPPSCHWANZ-Vernichtungen innerhalb der Erde und aus dem galaktischen Zentrum zu entdecken.

Während die meisten SCHLAPPSCHWANZ-Modelle anzeigen, dass eine genug große Zahl von SCHLAPPSCHWÄNZEN in großen Himmelskörpern für diese Experimente gewonnen würde, um erfolgreich zu sein, bleibt es möglich, dass diese Modelle entweder falsch sind oder nur einen Teil des dunklen Sache-Phänomenes erklären. So, sogar mit den vielfachen Experimenten, die der Versorgung indirekter Beweise für die Existenz der kalten dunklen Sache gewidmet sind, sind direkte Entdeckungsmaße auch notwendig, um die Theorie von SCHLAPPSCHWÄNZEN zu konsolidieren.

Obwohl, wie man erwartet, die meisten SCHLAPPSCHWÄNZE, die auf die Sonne oder die Erde stoßen, ohne jede Wirkung durchgehen, wird es gehofft, dass eine Vielzahl von dunklen Sache-SCHLAPPSCHWÄNZEN, die einen genug großen Entdecker durchqueren, häufig genug aufeinander wirken wird, um — mindestens einige Ereignisse pro Jahr gesehen zu werden.

Die allgemeine Strategie von aktuellen Versuchen, SCHLAPPSCHWÄNZE zu entdecken, soll sehr empfindliche Systeme finden, die bis zu großen Volumina erklettert werden können. Das folgt den Lektionen, die aus der Geschichte der Entdeckung und (inzwischen) alltäglichen Entdeckung des Neutrinos gelernt sind.

Eine Technik, die durch den Entdecker von Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) an der Soudan Mine verwendet ist, verlässt sich auf das vielfache sehr kalte Germanium und die Silikonkristalle. Die Kristalle (jeder über die Größe eines Hockeypucks) werden zu ungefähr 50 mK abgekühlt. Eine Schicht von Metall (Aluminium und Wolfram) an den Oberflächen wird verwendet, um einen SCHLAPPSCHWANZ zu entdecken, der den Kristall durchführt. Dieses Design hofft, Vibrationen in der Kristallmatrix zu entdecken, die durch ein Atom erzeugt ist, das durch einen SCHLAPPSCHWANZ wird kickt. Die Wolfram-Metallsensoren werden bei der kritischen Temperatur gehalten, so sind sie im Superleiten-Staat. Große Kristallvibrationen werden Temperaturanstieg im Metall und sind wegen einer Änderung im Widerstand feststellbar.

Im Februar 2010, Forscher an der Soudan Mine CDMS II Experiment hat bekannt gegeben, dass sie zwei Ereignisse beobachtet hatten, die durch Kollisionen des SCHLAPPSCHWANZ-KERNS verursacht worden sein können. CoGeNT, ein kleinerer Entdecker mit einem einzelnen Germanium-Puck, bestimmt, um SCHLAPPSCHWÄNZE mit kleineren Massen zu fühlen, hat Hunderte von Entdeckungsereignissen in 56 Tagen gemeldet. Juan Collar, der die Ergebnisse einer Konferenz an der Universität Kaliforniens präsentiert hat, wurde zitiert: "Wenn es echt ist, schauen wir auf ein sehr schönes Signal der dunklen Sache" (Andere Erklärungen, wie ein unerklärter radioaktiver Zerfall-Prozess in der Elektronik, könnte ein unechtes Signal verursachen) Das Experiment hat die SCHLAPPSCHWANZ-Massen auf 7-11 GeV geschätzt (ungefähr 10× die Masse eines Protons), der an der niedrigeren Grenze der Entdeckung des CDMSII-Experimentes ist.

Die Kollaboration von Directional Recoil Identification From Tracks (DRIFT) versucht, den vorausgesagten directionality des SCHLAPPSCHWANZ-Signals zu verwerten, um die Existenz von SCHLAPPSCHWÄNZEN zu beweisen. ANTRIEB-Entdecker verwenden ein 1-M-Volumen von Tiefdruck-Kohlenstoff-Disulfid-Benzin als ein Zielmaterial. Der Gebrauch eines Tiefdruck-Benzins bedeutet, dass ein SCHLAPPSCHWANZ, der mit einem Atom im Ziel kollidiert, ihn veranlassen wird, mehrere Millimeter zurückzuschrecken, eine Spur von beladenen Partikeln im Benzin verlassend. Diese beladene Spur wird zu einem MWPC Ausgabe-Flugzeug getrieben, das ihr erlaubt, in drei Dimensionen wieder aufgebaut zu werden, die dann verwendet werden können, um die Richtung zu bestimmen, ist der SCHLAPPSCHWANZ hergekommen.

Eine andere Weise, von einem SCHLAPPSCHWANZ "verprügelte" Atome zu entdecken, soll funkelndes Material verwenden, so dass Lichtimpulse durch das bewegende Atom erzeugt werden. Experimente wie DEAP an SNOLAB oder VERZIEHEN am LNGS planen, eine sehr große Zielmasse von flüssigem Argon für empfindliche SCHLAPPSCHWANZ-Suchen zu instrumentieren. Ein anderes Beispiel dieser Technik ist der DAMA/NaI und DAMA/LIBRA Entdecker in Italien. Es verwendet vielfache Materialien, um falsche Signale von anderen Licht schaffenden Prozessen zu identifizieren. Dieses Experiment hat eine jährliche Änderung in der Rate von Signalen im Entdecker beobachtet. Diese jährliche Modulation ist eine der vorausgesagten Unterschriften eines SCHLAPPSCHWANZ-Signals, und auf dieser Basis hat die DAMA Kollaboration eine positive Entdeckung gefordert. Andere Gruppen haben jedoch dieses Ergebnis nicht bestätigt. Wie man erwarten würde, beobachteten der CDMS und die EDELWEIß-Experimente eine bedeutende Anzahl von Streuungen des SCHLAPPSCHWANZ-KERNS, wenn das DAMA-Signal tatsächlich von SCHLAPPSCHWÄNZEN verursacht würde. Da die anderen Experimente diese Ereignisse, die Interpretation des DAMA-Ergebnisses nicht sehen, weil eine SCHLAPPSCHWANZ-Entdeckung für die meisten SCHLAPPSCHWANZ-Modelle ausgeschlossen werden kann. Es ist möglich, Modelle auszudenken, die ein positives DAMA-Ergebnis mit den anderen negativen Ergebnissen beilegen, aber weil sich die Empfindlichkeit anderer Experimente verbessert, wird das schwieriger. Die CDMS Daten, die in der Soudan Mine genommen sind und im Mai 2004 bekannt gegeben sind, schließen das komplette DAMA-Signalgebiet gegeben bestimmte Standardannahmen über die Eigenschaften der SCHLAPPSCHWÄNZE und des dunklen Sache-Rings aus.

Der PICASSO (Projekt in Kanada, um nach Supersymmetrischen Gegenständen Zu suchen), ist Experiment ein direktes dunkles Sache-Suchexperiment, das an SNOLAB in Kanada gelegen wird. Es verwendet Luftblase-Entdecker mit Freon als die aktive Masse. PICASSO ist zu von der Drehung abhängigen Wechselwirkungen von SCHLAPPSCHWÄNZEN mit den Fluor-Atomen in Freon vorherrschend empfindlich.

Ein Luftblase-Entdecker ist eine Radiation empfindliches Gerät, das kleine Tröpfchen von überhitzter Flüssigkeit verwendet, die in einer Gel-Matrix aufgehoben werden. Es verwendet den Grundsatz eines Luftblase-Raums, aber da nur die kleinen Tröpfchen einen Phase-Übergang auf einmal erleben können, kann der Entdecker aktiv seit viel längeren Perioden bleiben als ein klassischer Luftblase-Raum. Wenn genug Energie in einem Tröpfchen durch die ionisierende Strahlung abgelegt wird, erlebt das überhitzte Tröpfchen einen Phase-Übergang und wird eine Gasluftblase. Die PICASSO Entdecker enthalten Tröpfchen von Freon mit einem durchschnittlichen Diameter von 200 µm. Die Luftblase-Entwicklung im Entdecker wird durch eine akustische Stoß-Welle begleitet, die durch piezoelektrische Sensoren aufgenommen wird. Der Hauptvorteil der Luftblase-Entdecker-Technik besteht darin, dass der Entdecker fast gegen die Hintergrundradiation unempfindlich ist. Die Entdecker-Empfindlichkeit kann durch das Ändern der Temperatur der Tröpfchen angepasst werden. Freon-geladene Entdecker werden normalerweise bei Temperaturen zwischen 15°C und 55°C bedient. Es gibt ein anderes ähnliches Experiment mit dieser Technik in Europa genannt der EINFACHE.

PICASSO meldet Ergebnisse (November 2009) wegen von der Drehung abhängiger SCHLAPPSCHWANZ-Wechselwirkungen auf F. Kein dunkles Sache-Signal ist gefunden worden, aber für SCHLAPPSCHWANZ-Massen von 24 Gev/c neuen strengen Grenzen sind auf der von der Drehung abhängigen bösen Abteilung für den SCHLAPPSCHWANZ erhalten worden, der sich auf F von 13.9 pb (90-%-KL.) zerstreut. Dieses Ergebnis ist in eine böse Abteilungsgrenze für SCHLAPPSCHWANZ-Wechselwirkungen auf Protonen von 0.16 pb (90-%-KL.) umgewandelt worden. Die erhaltenen Grenzen schränken neue Interpretationen der DAMA/LIBRA jährlichen Modulationswirkung in Bezug auf Drehungsabhängiger-Wechselwirkungen ein.

Siehe auch

• Massiver Kompaktring-Gegenstand (BETONT MÄNNLICHER)
• Higgs boson
• Schwarzes Mikroloch
• Robuste Vereinigungen von massiven Baryonic-Gegenständen (RAMBOs)

Experimente

• CDMS
• CRESST
• DAMA/NaI
• DAMA/LIBRA
• DEAP
• ANTRIEB
• EDELWEIß
• MIMAC
• PICASSO
• EINFACHER
• VERZIEHEN
• XENON
• ZEPLIN-III
• LUX

Weiterführende Literatur

Links

• Der Übersichtsartikel von Particle Data Group auf dem SCHLAPPSCHWANZ sucht
• Timothy J. Sumner, Experimentelle Suchen nach Dunkler Sache in Lebenden Rezensionen in der Relativität, Vol 5, 2002