Бозон Хиггса и темная материя.

Вопрос в том, получает ли темная материя свою массу от поля Хиггса. Ответ зависит от состава темной материи, поэтому давайте по очереди обсудим массовые объяснения нескольких распространенных гипотез состава. (Нам не нужно обсуждать альтернативы темной материи, такие как МОНД или гравитация, которая больше не подчиняется закону обратных квадратов в килопарсеках.)

Если темная материя — это нейтрино, виноват механизм качелей . (Однако, как отмечается в комментарии ниже, эта гипотеза не устарела.)

Если темная материя состоит из МАЧО — короче говоря, из звезд определенного типа или бывших звезд, — почти вся масса исходит от барионов (таких частиц, как протоны и нейтроны), и почти вся их масса исходит из потенциальной энергии сильного сила, связывающая кварки в барионах. Вот почему, хотя поле Хиггса придает кваркам в протонах некоторую массу, масса протона в десятки раз больше, чем можно было бы ожидать только от него.

Наконец, если темная материя состоит из самого легкого «суперсимметричного партнера», то за это ответственно поле Хиггса. Одной из причин постулирования суперсимметричных партнеров, намного более массивных, чем известные частицы, является то, что это позволяет нам свести квадратичные расходимости в поле Хиггса к логарифмическим расходимостям. Одна из версий этой теории сохраняет мультипликативный заряд, называемый R-четностью .$1$для известных частиц, но$-1$для своих партнеров по суперсимметрии. Поэтому самый легкий такой партнер не может распасться, даже если его индуцированная бозоном Хиггса масса очень велика.

Темная материя - необходимая гипотеза в рамках общей модели относительности Вселенной, чтобы соответствовать наблюдательным данным кривых вращения. Проще говоря, траектории можно объяснить только в том случае, если в галактиках существует намного больше материи, чем светящейся материи. Светящаяся материя означает, что электромагнитные взаимодействия генерируют свет, который измеряется и используется для расчета количества материи, дающей эту светимость. Темная материя должна состоять из масс, которые не взаимодействуют электромагнитным образом до первого порядка.

Существуют различные модели, которые предлагают различные способы существования массивных частиц, например MACHO .

Массивный астрофизический компактный гало-объект (MACHO) — это любое астрономическое тело, которое может объяснить видимое присутствие темной материи в гало галактик. МАЧО — это тело, состоящее из обычного барионного вещества, которое излучает мало или совсем не излучает и дрейфует в межзвездном пространстве, не связанное с какой-либо планетной системой. Поскольку MACHO не светятся, их трудно обнаружить. К MACHO относятся черные дыры или нейтронные звезды, а также коричневые карлики и несвязанные планеты. Белые карлики и очень слабые красные карлики также были предложены в качестве кандидатов в MACHO.

В этой модели механизм Хиггса не играет никакой особой роли, кроме обычной роли стандартной модели в придании масс своим элементарным частицам.

Существуют модели элементарных частиц, помимо стандартной модели, в которых в спектре существуют стабильные слабо взаимодействующие массивные частицы, называемые вимпами :

В физике элементарных частиц и астрофизике слабо взаимодействующие массивные частицы, или вимпы, являются одними из последних гипотетических кандидатов на роль темной материи. Термин «WIMP» дается частице темной материи, которая возникла в результате выхода из теплового равновесия с горячей плотной плазмой ранней Вселенной, хотя он часто используется для обозначения любого кандидата в темную материю, который взаимодействует со стандартными частицами через сила, по силе близкая к слабому ядерному взаимодействию.

Для этих частиц существует механизм Хиггса, который придает им массу как элементарным частицам этих новых теорий.

Обратите внимание, что именно механизм Хиггса, поле Хиггса придает массу элементарным частицам в стандартной модели, а не бозон Хиггса. Бозон Хиггса — предсказанное проявление существования этого поля, и он также приобретает свою массу от этого поля.