Candidats de particules de matière noire

La matière noire semble dominer la composante matière de l'univers par rapport à la matière lumineuse ou baryonique. Bien qu'il n'interagisse pas électromagnétiquement (il n'absorbe pas, ne diffuse pas et n'émet pas de photons), il existe une montagne sans cesse croissante de preuves de son existence à travers ses interactions gravitationnelles avec les étoiles, les galaxies et les amas, ainsi que son influence sur objets derrière elle à travers ce qu'on appelle la lentille gravitationnelle.

Ma question est, quels sont les candidats particules les plus prometteurs de la matière noire, et quelles expériences existent actuellement (ou existeront) pour tenter de répondre à cette question?

cosmology matter dark-matter

— astromax
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Lorsque vous parlez de candidats "particules", je suppose que vous excluez les MACHO et les RAMBO . Les MACHO sont des objets "sombres" à l'échelle stellaire comme les trous noirs, les étoiles à neutrons, les naines brunes, etc. Les RAMBO sont des grappes d'objets sombres similaires. Les MACHO et RAMBO sont constitués principalement de matière baryonique (des trucs quotidiens comme les protons et les neutrons - les électrons ne sont pas des baryons mais ils peuvent aussi en faire partie).

Cela nous laisse avec les WIMP et d'autres candidats possibles aux particules. Je ne connais pas les détails des expériences à la recherche de ces désinvolture (je vais voir si je peux le découvrir et mettre à jour la réponse dans quelques jours), mais les principaux candidats aux particules sont:

Neutrinos : Il est hautement improbable que ceux-ci constituent une partie importante du DM dans notre univers, mais ils méritent une mention.
Neutrinos stériles (j'utilise le terme dans le sens spécifique ici, pas dans le sens général): ce type de neutrino est droitier et n'interagit que gravitationnellement (notez qu'il peut aussi y avoir des neutrinos actifs droitiers). Il existe des preuves préliminaires suggérant que celles-ci pourraient exister.
Axions : Ceux-ci sont hypothétiques, mais s'ils existent (et constituent la majorité des DM), nous tuons deux oiseaux avec une pierre en expliquant à la fois le DM et en résolvant le manque de symétrie brisant la forte interaction.
Gravitinos et le partenaire supersymétrique le plus léger : les deux nécessitent une supersymétrie pour tenir, mais ils sont des candidats majeurs au DM.

— Manishearth
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La matière noire n'interagit presque certainement pas de quelque manière que ce soit, sous forme ou sous forme électromagnétique. Pendant un certain temps, les gens pensaient que les MACHO étaient potentiellement la cause (qu'il s'agisse de naines brunes ou de trous noirs de masse stellaire), mais cela a été exclu par des études de microlentille de la voie Mikly. Cependant, il y a un changement significatif dans l'interaction de la matière noire via la force faible (c'est pourquoi différents types de neutrinos ont été proposés - neutrinos droitiers, neutrinos stériles, etc.).

— astromax

Pouvez-vous également être plus précis lorsque vous dites «neutrinos»? Il existe un certain nombre de possibilités ici.

— astromax

@astromax Les MACHO ne sont-ils pas toujours considérés comme faisant partie du DM dans l'univers? Je sais qu'ils sont une minorité, mais l'IIRC, ils sont toujours considérés comme DM. Vous avez raison sur le bit neutrino, j'avais prévu d'en ajouter un peu mais j'ai oublié. Le faire maintenant.

— Manishearth

Bien que les MACHO soient difficiles à détecter (car ils sont très faibles; par exemple - les naines brunes, les étoiles à neutrons, etc.), ils sont certainement faits de contenu baryonique. Certains travaux ont été effectués pour estimer la quantité de masse due à des objets comme ceux-ci, et cela ne se rapproche pas encore de l'addition. Les trous noirs, bien que personne ne sache ce qui se passe à l'intérieur de l'horizon des événements, ne correspondent pas non plus à ce qui est nécessaire pour décrire ce que la dynamique des galaxies / amas et les reconstructions de masse à partir des lentilles, des rayons X et des mesures SZ nous disent est là. À notre connaissance, la gravité est la seule interaction confirmée.

— astromax

Eh bien, des choses composées de particules composites chargées (protons / électrons ou quarks) rayonnent des photons. L'accélération / décélération des particules chargées produisent un rayonnement, donc non, il y a toujours une différence fondamentale entre les deux.

— astromax