Подал: Кулагина Мария Алексеевна (очно)
Авторы
В.В. Волкова (1), М.А. Кулагина (1), В.В. Филатов (1)
Организации
(1) Московский Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана
Секция
Теория и моделирование физических процессов
Текст тезисов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АКСИОНОГЕНЕЗА В РАННЕЙ ВСЕЛЕННОЙ
Аксионы -- гипотетические нейтральные псевдоскалярные частицы, отвечающие за сохранение комбинированной чётности при сильных ядерных взаимодействиях. Теория предсказывает возможность формирования (и распада) аксионов по двухфотонному каналу (γγ→a), что делает эти частицы наилучшими кандидатами на роль квантов тёмной материи (небарионной составляющей скрытой массы в космологии). Настоящая работа посвящена исследованию возможных сценариев возникновения аксионов во Вселенной в различные космологические эпохи.
Имеющиеся на сегодняшний день наблюдательные данные по распределению тёмного вещества в окружающем пространстве не выявляют признаков равномерного фона, но наоборот демонстрируют преобладание тёмной материи в виде сгустков. Это означает, что сегодняшние тёмные частицы в основной массе возникли после фазы инфляционного расширения (позже 10^-32 сек с момента Большого взрыва).
По завершении Инфляции Вселенная вступила в стадию радиационного доминирования, где начиная с Электрослабой эпохи открылись двухфотонные каналы. Следовательно, появление аксионов в необходимых количествах могло произойти не раньше 10^-32 - 10^-12 сек от Начала времён. На основе данных Большого адронного коллайдера (а также по косвенным свидетельствам о возможном существовании лёгкой нейтральной частицы, полученным Суперкамиокандэ), аксионы должны иметь очень малую массу, что должно приводить к доминированию процесса γγ→a даже над самым вероятным из регистрируемых сегодня на БАК γγ→e⁺e⁻, что обеспечило преобладание генерации тёмной материи над обычной. Данный вывод согласуется с результатами WMAP по процентному соотношению тёмной и барионной материи и может быть использован для оценки массы аксионов на основе космологических данных, позволив проверить гипотезу о тождественности аксионов и стерильных нейтрино.
На последовавшей за радиационной Стадии доминирования вещества плотность электромагнитного поля, заполнявшего Вселенную, постепенно снижалась и двухфотонные каналы закрылись из-за уменьшения вероятности для двух идентичных фотонов одновременно оказаться в одной точке пространства. Поэтому начиная с Протонной эпохи и вплоть до настоящего времени аксионогенез должен быть подавлен.
Таким образом, аксионная тёмная материя в основном должна была сформироваться в первые минуты Большого взрыва. Данное обстоятельство может быть использовано для изучения пространственной структуры ранней Вселенной методом регистрации современного распределения тёмной материи в окружающем космосе (с учётом поправки на эволюцию галактик).
Аксионы -- гипотетические нейтральные псевдоскалярные частицы, отвечающие за сохранение комбинированной чётности при сильных ядерных взаимодействиях. Теория предсказывает возможность формирования (и распада) аксионов по двухфотонному каналу (γγ→a), что делает эти частицы наилучшими кандидатами на роль квантов тёмной материи (небарионной составляющей скрытой массы в космологии). Настоящая работа посвящена исследованию возможных сценариев возникновения аксионов во Вселенной в различные космологические эпохи.
Имеющиеся на сегодняшний день наблюдательные данные по распределению тёмного вещества в окружающем пространстве не выявляют признаков равномерного фона, но наоборот демонстрируют преобладание тёмной материи в виде сгустков. Это означает, что сегодняшние тёмные частицы в основной массе возникли после фазы инфляционного расширения (позже 10^-32 сек с момента Большого взрыва).
По завершении Инфляции Вселенная вступила в стадию радиационного доминирования, где начиная с Электрослабой эпохи открылись двухфотонные каналы. Следовательно, появление аксионов в необходимых количествах могло произойти не раньше 10^-32 - 10^-12 сек от Начала времён. На основе данных Большого адронного коллайдера (а также по косвенным свидетельствам о возможном существовании лёгкой нейтральной частицы, полученным Суперкамиокандэ), аксионы должны иметь очень малую массу, что должно приводить к доминированию процесса γγ→a даже над самым вероятным из регистрируемых сегодня на БАК γγ→e⁺e⁻, что обеспечило преобладание генерации тёмной материи над обычной. Данный вывод согласуется с результатами WMAP по процентному соотношению тёмной и барионной материи и может быть использован для оценки массы аксионов на основе космологических данных, позволив проверить гипотезу о тождественности аксионов и стерильных нейтрино.
На последовавшей за радиационной Стадии доминирования вещества плотность электромагнитного поля, заполнявшего Вселенную, постепенно снижалась и двухфотонные каналы закрылись из-за уменьшения вероятности для двух идентичных фотонов одновременно оказаться в одной точке пространства. Поэтому начиная с Протонной эпохи и вплоть до настоящего времени аксионогенез должен быть подавлен.
Таким образом, аксионная тёмная материя в основном должна была сформироваться в первые минуты Большого взрыва. Данное обстоятельство может быть использовано для изучения пространственной структуры ранней Вселенной методом регистрации современного распределения тёмной материи в окружающем космосе (с учётом поправки на эволюцию галактик).