暗物质由什么粒子(或天体)组成?
星系旋转曲线、引力透镜、子弹星系团和CMB都要求引力质量约为可见重子物质的五倍。暗物质究竟是弱相互作用粒子、轴子、原初黑洞族群还是其他东西,至今未能确定。
为何困难
数十年的直接探测实验(Xenon、LUX-ZEPLIN、PandaX)一无所获,已将WIMP截面压到“中微子地板”以下。允许的质量范围横跨约90个数量级,从超轻轴子到小行星质量的原初黑洞——没有任何单一实验能全覆盖。
当前证据
引力证据在各尺度上压倒性且一致,但没有任何非引力探测结果。core–cusp问题和矮星系缺失等小尺度谜题推动了自相互作用或超轻暗物质模型的发展。
可能的途径
达到中微子地板的下一代直接探测器、轴子晕镜(ADMX)与太阳轴子望远镜、利用CTAO和Fermi对湮灭产物的间接搜寻、对原初黑洞的微透镜约束,以及小尺度引力精确检验。
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来源
- Dark Matter — NASA Science
- Hubble Dark Matter — Bullet Cluster — NASA Science
- Planck and the cosmic microwave background — European Space Agency
- CTAO Technology — How CTAO works — Cherenkov Telescope Array Observatory