ماده سرد تاریک

ماده در جهان شامل دو نوع است: ماده مرئی و ماده اسرار آمیزی به نام ماده تاریک. دانشمندان از ترکیب بندی ماده تاریک بی اطلاعند.با بررسی چرخش کهکشانها وسرعتهای ستارگان وبررسی حرکات ابرهای گاز در مناطق مختلف آنها دانشمندان متقاعد شده اند که در هاله کهکشانها بیش از آنچه که قبلا”دیده شده جرم وجود دارد. این اندازه گیریها نشان داده اند که جرم کهکشانها چندین بار بیشتر از جرم اجرام مرئی در آنها است. همه این مشاهدات بیانگر این هستند که مقدار ماده تاریک در کائنات ۳۰ برابر ماده مرئی در آن است.

مواد به شکل باریون یا اکسیون برای توجیه این مواد سرد گمشده پیشنهاد داده شده اند.شاید این جرم گمشده برای بسته شدن کیهان کافی باشد.(به بحث کیهان بسته مراجعه نمایید).اندازه گیری های جدید از تابش میکروویو زمینه و کوتوله های قهوه ای در هاله کهکشانها احتیاج به این مواد تاریک سرد را در توجیه جرم گم شده کم رنگ کرده است.

یکی از کاندیداهای مواد تشکیل دهنده ماده تاریک ذرات ویمپ هستند: درحالیکه هیچ نشانی از ماده تاریک در پرتو الکترومغناطیس یافت نمی شود دانشمندان می توانند با استفاده از پرتوهای گاما، به وجود آن پی ببرند. ماده تاربک ممکن است در پرتوهای گامای بسیار پرانرژی مشخص شود؛ اگر ماده تاریک تشکیل یافته از نوعی ماده ابرمتقارن موسوم به WIMP ها باشد. WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) ها مواد ذرات پرجرمی هستند که فرآیند واکنش آنها بسیار ضعیف است (ماده ای که تنها بوسیله گرانش واکنش می دهد و نه از طریق فعل و انفعالات الکترومغناطیسی). اگر WIMP ها وجود داشته باشند، و اگر چنانچه آنها دارای خواص مشخصی باشند که بوسیله برخی تئوری های ابرتقارنی پیش بینی شده است، آنگاه، سبک ترین WIMPها دارای نوعی خودتخریبی هستند که این فرآیند، دو پرتو گاما (در حالت عادی و تعادل جرمی یک WIMP) تولید می کنند. همانطوری که الکترون و زوج پادماده آن یعنی پوزیترون، با تخریب یکدیگر، دو پرتو گاما با انرژی ۵۱۱ کیلوالکترون – ولت تولید می کنند، آثار تخریبی WIMP ها نیز اطلاعاتی را درباره میزان جرم متعادل ذرات ماده تاریک به ما می دهد.