Как обнаруживают темную материю?

Какие методы мы используем для обнаружения темной материи ?

Если я правильно понимаю, из-за отсутствия электромагнитного взаимодействия он должен иметь возможность проходить через обычную материю почти как через пустоту, поскольку структура материи вне (относительно крошечных) ядер основана на электромагнитных взаимодействиях между атомами и внутри атомов. Он также не проявляет сильных сил, которые связывают ядра, что также делает их несколько «прозрачными».

Он действует гравитационно, но это трудно обнаружить, если там нет наблюдаемых объектов, подверженных гравитации, и он проявляет Слабые взаимодействия, которые очень слабо влияют на ядра атомов.

Итак, что непосредственно измеряют детекторы темной материи, определяя плотность темной материи на основе измерений?

Слово «темный» означает, что он не обнаружен. «Темным» астрономы/космологи называют все, чего они не могут видеть, но о существовании которого они делают выводы из других наблюдений.
@jameslarge: последнее предложение вопроса. КАКИЕ еще наблюдения? В частности, в небольших масштабах расстояний (радиус Солнечной системы ~ расстояние касания), поскольку мы довольно точно нанесли на карту скопления размером с галактику и более крупные.
См. ответ Мартина (ниже). Особенно часть о скоростях вращения объектов в других галактиках.

Ответы (2)

На данный момент не существует детектора темной материи, который непосредственно измерял бы плотность темной материи. Вы указываете на главную проблему: если темная материя вообще не взаимодействует, кроме как через гравитацию, как мы можем ее измерить? Я не думаю, что мы могли бы. Однако мы не знаем, что темная материя вообще не взаимодействует, просто потому, что мы не знаем, что такое темная материя на самом деле. Это определенно мало взаимодействует, но не совсем? Есть много предположений относительно того, чем в конечном итоге окажется темная материя, и большинство из этих предложений делают предсказания, которые можно реально измерить.

Следовательно, есть много примеров предлагаемых измерений темной материи, таких как Xenon1T, которые основаны на различных предположениях о том, чем на самом деле является темная материя. Xenon1T, например, предполагает, что темная материя состоит из нового типа частиц, которые взаимодействуют, только очень-очень слабо (гораздо слабее, чем нейтрино. Поэтому их называют «слабо взаимодействующими частицами», также называемыми «вимпами»). Здесь я обсуждал несколько различных подходов к прямому измерению темной материи . На данный момент ни один из них не предоставил убедительных доказательств измерения «темной материи».

Откуда тогда мы знаем плотность темной материи? Ну, это всегда косвенно. Возьмем галактику: вы можете измерить скорость вращения объектов в галактике и по скорости объектов на разных расстояниях от галактического центра вы можете сделать вывод об плотности массы. Теперь вы вычитаете то, что МОЖЕТЕ увидеть, т.е. обычную барионную массу, и замечаете, что этого недостаточно. Остальное тогда просто называют «темной материей», потому что мы ее явно не видим и не знаем, что это такое…

И это только один из способов. Есть много других областей, где материи должно быть больше, чем люди могут «увидеть» ( дополнительные области см. в Википедии ).

Как указано в комментариях, было несколько новостей о нашей Солнечной системе и даже о всех планетах, имеющих «волосы», очень плотные нити темной материи. Однако эта идея (см. эту статью ) не является результатом прямых измерений, а следует из численных и аналитических расчетов.

Это нормально в галактическом масштабе, где и много материи (и в результате она проявляет большую гравитацию), и много объектов, на которые она воздействует. Но как мы можем обнаружить такие особенности, как « волосы вокруг звезд и планет »??
Ничего из этого не измерялось. Документ, на который это ссылается ( arxiv.org/abs/1507.07009 ), основан на численном моделировании, другими словами: это всего лишь прогнозы. Однако предсказания интересны, потому что, если бы рядом была куча темной материи, мы могли бы отправить туда зонды и найти что-то новое, что помогло бы нам объяснить это явление.
Да, за исключением того, что зонд может сидеть на корточках посреди сверхплотного облака темной материи и по-прежнему ничего не обнаруживать, если у нас нет никаких детекторов, которые могли бы непосредственно зафиксировать это или иным образом измерить это на расстоянии вытянутой руки.
@SF: Да, и я говорю вам, что на данный момент у нас нет таких детекторов. Мы еще никогда не обнаруживали темную материю напрямую. Я дал ссылку на страницу, где дал небольшой обзор различных подходов к прямому измерению темной материи (на основе различных теоретических предложений), но пока ни один из них ничего однозначно не обнаружил.
Ой. Я неправильно истолковал ваше «Ничего из этого не было измерено», полагая, что это не было измерено, потому что мы никогда не приближали наши инструменты к какой-либо значительной концентрации, а не потому, что у нас нет инструментов, которые, как мы уверены, должны работать .
@SF: Я рад, что мы смогли это прояснить. Я отредактирую свой пост, чтобы сделать его более понятным - спасибо, что указали на это. Да, основная проблема по-прежнему заключается в том, что мы не знаем, что такое темная материя, поэтому не можем измерить ее напрямую. Если бы мы знали, какое предложение, скорее всего, было правильным, мы могли бы построить детектор, а затем отправить его туда, где в документе предсказываются большие концентрации, и тогда мы могли бы что-то найти — но это может быть очень дорого, поэтому нам нужно иметь ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хорошие свидетельство того, что детектор будет измерять что-либо. А у нас такого нет...
...или значительно дешевле космический полет :)

Не существует прямого способа измерить темную материю. В SUSY и других теориях частицы темной материи могут взаимодействовать с барионной материей [вики] https://en.wikipedia.org/wiki/Supersymmetry#Dark_matter ), но это не имеет последствий в космологических масштабах. Единственный способ измерить темную материю — это проанализировать свойства барионной материи и увидеть дисперсию скоростей галактик, предполагая, что барионная материя «наблюдаема». Частицы темной материи могут быть холодными, горячими или теплыми.

Вы говорите, что нам нужно объяснение гравитационных аномалий, и что темная материя — это способ объяснить аномалию. И то, как мы измеряем темную материю, — это количество аномалии. Своего рода круговые рассуждения, нет?
Действительно, мы измеряем темную материю косвенно. Однако у фактической стандартной модели есть некоторые проблемы, одна из них - проблема CP, и аксионы были введены для решения этой проблемы. Аксионы могут считаться холодными (нерелятивистскими) частицами темной материи. связь
Стандартная модель имеет и другие проблемы, такие как гравитация. Делается предположение, что должна быть какая-то невидимая масса без какой-либо независимой проверки. Если невозможно провести независимую проверку, будет ли темная материя по-прежнему приниматься в качестве жизнеспособного объяснения?
Как обнаруживают темную материю?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v