理论家开发新算法，以帮助寻找暗物质

左侧面板：空气分子在各种速度下，有些是非常快的。当它们与重型和轻质元件碰撞 - 例如，氙（紫色）和硅（橙色） - 这些快速移动的颗粒有足够的动力来影响核。右侧小组：暗物质颗粒移动得更慢，不太能够影响重氙核。结果，由硅等较轻的材料制成的探测器可以在拾取暗物质的信号时被证明更有效。

Kavli粒子粒子物理学和宇宙学研究所的理论物理学家详细介绍了暗物质粒子的表现方式的新数学描述，这可以帮助缩小搜索它们。

现在它看起来像Higgs Boson的狩猎已经结束，暗物质颗粒位于物理学“最想要的”名单的顶部。数十个实验一直在寻找它们，但经常出现矛盾的结果。

来自Kavli粒子粒子物理学和宇宙学院（KIPAC）的理论家，斯拉克斯坦福学院，相信他们已经提出了一种算法 - 一种数学描述，了解了近四颗粒的表现 - 这有助于缩小搜索这些难以捉摸的搜索粒子被认为占宇宙中的超过25％的物质和能量。

姚源毛泽东概述在天体物理日志发表的论文中展开了假设，始于其新的搜索工具。当你不知道在哪里看时，假设是一个很好的起点。关于暗物质的流行假设是它由WIMPS组成，弱互动的巨大颗粒。WIMP中的“M”占Gravity对这些颗粒周围的能力; “p”和“我”提示为什么他们如此难以检测。

大多数暗物质探测器基于假设，每次偶尔一次，WIMP必须冲入可见物质原子的核，使核振动并释放信号。可以检测这种中断。但那些中断的样子是什么样的，而且它发生的频率取决于更多的假设。暗物质粒子有多重？它搬家有多快？

毛泽东地区触及这些问题的另一个常见假设是，WiMPS系列表现为理想的气体，一系列颗粒悬挂在一起，偶尔彼此反弹。有时幸运的反弹给出了更多能量的粒子，将其以更大的速度变焦。粒子拿起更多能量的频率和更多的速度取决于你上升热量或压力。

但是，就科学家们可以说，转动热量并穿过压力不会影响WIMPS。只有重力确实如此。

“理想的气体法没有描述一种颗粒系统，如暗物质颗粒，似乎似乎彼此的能量似乎不转移，”毛泽东说。这种不正确的描述可以扭曲仔细构建的图像，在该仔细构建的图像上，在该仔细构建的图像上是基于的。特别地，它意味着它们的速度的预测可以通过显着的量脱离，但速度会影响探测器看到的东西。

毛泽东和他的同事使用模拟来提供新的洞察力如何快速移动。

Wimps速度足够快，以达到逃避速度，并留下掩盖掩质银河系的暗物质晕，完全摆脱狩猎。WIMPS的数量的减少会影响一个击中探测器中原子的核的频率。剩下的WIMPS必须比逃生速度更慢地移动，这会影响他们击中的困难。如果它们击中原子太大的探测器，那么Wimps就不会在没有标志的情况下反弹，就像鹅卵石散射巨石。因此，诀窍是将探测器从粒子预期的质量和速度建造出良好的匹配材料。

作为理论家路易斯斯特拉迪，另一个作者上文说：“较重的WIMP，你可以检测到的碰撞就越多。”但是，WIMPS可能比以前思想更轻的令人兴奋的怀疑。“如果WIMPS确实具有这种低质量，”Strigari说，“用于描述其行为的模型将对实验结果产生重大影响。”

事实上，SLAC和斯坦福教授毛，Strigari和Risa Wechsler现在正忙于根据他们的新描述来解释实验结果，并且他们认为它解释了通过这种实验作为Xenon100获得的一些冲突结果（其中使用相当重的元素氙作为暗物质的材料，以冲入）和低温暗物质搜索II，或CDMS II（用探测器读取由大多数较轻的元件硅制成的读数）。

Kipac成员Blas Cabrera是一个斯坦福物理教授，作为CDMS II的领导者，一个来自实验侧的暗物质猎人。他说，理论家已经做出了重要贡献。“它真的强调，对于大量的WIMPS，不同类型的探测器会产生不同的反应，”他说。

“我实际上希望我们可以将实验社区与他们的模型进行讨论，”Cabrera补充道。“让每个人都同意使用相同的参数是很重要的，所以我们将苹果与苹果相比，而不是苹果到橘子。”

出版物：姚源毛，等，“晕 - 光环相似性，暗物质速度分布，”2013，APJ，764,35; DOI：10.1088 / 0004-637x / 764 / 1/35

研究报告的PDF副本：晕 - 光环相似性和散射在暗物质的速度分布中

图像：Greg Stewart / Slac国家加速器实验室