Про (мізерне) виробництво темної речовини в наднових

Вважається, що темна матерія складається з частинок, які взаємодіють з речовиною лише слабо і гравітаційно. Одним із поширених кандидатів на темну речовину є так звані WIMP . Зокрема, WIMP важкі і можуть бути власними античастинами.

І як і будь-які інші частинки темної речовини, частинки темної речовини можуть утворюватися при досить високій енергії. Маса частинок темної речовини невідома, але оцінюється в порядку - , що відповідає температурі - , при якому можна очікувати утворення цих частинок.100 GeV T D M ≈ 10 13 10 15$1$$100 \textrm{GeV}$$T_{DM}\approx 10^{13}$$10^{15}\textrm{K}$

Такі величезні температури ледве досяжні в будь-яких розумних астрофізичних процесах, але, скажімо, у новоутвореному ядрі після ядра є температури , і, ймовірно, більше при руйнуванні фаза. Тоді, згідно з приблизними оцінками, кількість утворюється темної речовини . Або в числовій формі \ log_ {10} (M_ {DM} / \ textrm {кг}) = 30.3-0.43 (T_ {DM} / T_ {SN}) . Це означає, що при T_ {SN} = 1.4 \ cdot 10 ^ {- 2} T_ {DM} кількість темної речовини, що утворюється під час наднової, становитиме близько одного кілограма. Такі температури досить доступні для 1 \ textrm {GeV}M D M ≈ e - T D M / T S N , m a x M ⊙ log 10 ( M D M / kg ) = 30,3 - 0,43 ( T D M / T S N ) T S N = 1,4 $T_{SN,after}\approx 10^{11}\textrm{K}$$M_{DM}\approx e^{-T_{DM}/T_{SN,max}}M_\odot$$\log_{10}(M_{DM}/\textrm{kg})=30.3-0.43(T_{DM}/T_{SN})$ 1 $T_{SN}=1.4\cdot 10^{-2}T_{DM}$$1 \textrm{GeV}$Частинки ДМ. Тож можна з оптимізмом очікувати кількох кілограмів темної речовини, виробленої на наднову.

Тепер питання. Яке типове виробництво темної матерії в супернових руйнів ядер? Гарною відповіддю, я гадаю, було б більш надійне розширення існуючої оцінки. Будь-які конструктивні коментарі вітаються.

На даний момент найбільш сприятливі WIMPS - це, ймовірно, нейтраліно, див. Http://en.wikipedia.org/wiki/Neutralino

Ці частинки на даний момент чисто гіпотетичні. Масова оцінка в наведеній вище статті Вікіпедії для найлегшого діапазону нейтраліно між 10 і 10000 ГеВ, що означає, що виробничі показники в СН будуть значно нижчими, ніж при передбачуваному 1 ГеВ. Більш високі темпи виробництва повинні були бути вже виявлені на LHC.

Отже, з-за невиявлення (у вигляді втрат енергії) WIMPS на ЛГК повинна бути можливою оцінка верхньої межі норм виробництва в СН.

Існує кілька типів наднових і способів, по яких ядро ​​може розпастися. Розглянемо надзвичайний випадок, коли фотодисинтеграція гамма-променів знищує всі важкі елементи (Si, Fe і Ni тощо) і розбиває їх на протони, нейтрони та електрони. Кожне ядро ​​вивільняє всю свою енергію зв’язку, приблизно 9 МеВ на нуклеонову масу або 0,9% маси спокою. Я вважаю, що більша частина енергії виходить у вигляді релятивістських нейтрино (решта в кінетичній енергії протонів, нейтронів та електронів). Отже, верхня межа полягає в тому, що 0,9% маси серцевини закінчується в нейтрино. Маса спокою нейтрино набагато менша, але релятивістська маса, мабуть, більш відповідне число.

Лише невелика частка щільності закриття ( ) знаходиться у зірках, = 0,0027 (Fukugita & Peebles, 2004), близько 7% маси зірок переходить у наднову, ~ 10% знаходиться в розпаді ядра, 0,9% виходить у релятивістських нейтрино. Отже, загалом в гарячій темній речовині від SN становить менше 0,0027 * 0,07 * 0,1 * 0,009, грубо кажучи.Ω s t a r s$\Omega$$\Omega_{stars}$$\Omega$