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Dark Matter :보이지 않는 무언가가 있다.
.CNU Department of physics 정해린
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1. What is the “Dark matter”
[1] ? Dark Matter 광학적으로 관측이 되지는 않으나 천체의 운동이나 우주의 팽창에 기인하는 물질을 통틀어 이름. Fritz Zwicky( ~ ) [2] Dark matter 개념의 창시자. 1933년 Coma galaxy cluster 를 확인하면서 Virial의 정리를 이용하여 보이지 않는 물질을 추정하였으며 이를 dark matter라고 명명하였다.
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1. What is the “dark matter”
우주에 있는 은하들에 포함되어 있는 dark matter와 우주 밀도와 비교해보자! [3] 관측가능한 물질 5% + Dark matter 25% + ??? 70%
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? 2. What kind of “Dark Matters” Dark matter의 후보.
[5] ? 2. 보통 물질과 똑같은 상태방정식을 만족하지만, 핵자나 전자 등 우리가 현재까지 알고 있는 입자와는 그 성질이 완전히 다르며 특히 전기적으로 중성인 particle. 1. 소행성, 행성, 혜성, 갈색 왜성 등의 빛을 내지 않는 천체들
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? 2. What kind of “Dark Matters”
비교적 천천히 움직이는 입자들. 우주 초기에 살아남은 입자들로 추정. Axion과 WIMPs(weak Interacting massive particles), Neutrallino가 대표적. CDM ( cold dark matter) Dark matter의 조건 : 빛을 내거나 흡수하지 않아야 하므로 전기 전하가 0이며 수명이 우주나이정도거나 전혀 붕괴되지 않는 안정된입자. Neutrino가 대표적. 전 우주공간에 널리 퍼져있다. 1 ㎥ 당 약 5500만개 정도 있다고 계산 최근 작지만 질량이 있다고 밝혀짐 HDM (Hot Dark Matter) [6]
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2. What kind of “Dark Matters”
그 외 초대칭 particle들 Fermion 과 boson 사이의 대칭성. Spin이 ½ 만큼 하이가 나는 입자들 사이에 작용하는 시공간 대칭성의 일종 [7] 초대칭 (super symmetry) 후보입자 Spin LHC에서 생성 가능성 직접탐색 발견가능성 Neutralino LSP 1/2 O Gravitino LSP 3/2 X Axion Axino 칼루자-클라인 입자 1 중성 스칼라 암흑물질 [7]
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Strong interaction은 표준모형에의해 재 규격화가 가능한 모든 항을 쓰면 다음과 같이 쓸 수 있다.
3. Axion Strong interaction을 기술하는 QCD에서 strong CP 문제를 해결하기 위해 도입된 가상적 입자. Strong CP 문제 Strong interaction은 표준모형에의해 재 규격화가 가능한 모든 항을 쓰면 다음과 같이 쓸 수 있다. θεμνρσFμνFρσ. 이 항은 parity 대칭과 charge conjugate 대칭을 깬다. CP를 깨는 정도는 Θ값에 관계가 되어 있는데 이를 계산으로 예상하면 10^-9보다 작아야한다. 왜 이렇게 작은지에 대한 문제가 CP문제이다.
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3. Axion 성질 전하가 없으며 10-6에서 10-2 eV/c2정도의 질량을 가진 것으로 추정된다.
Strong interaction과 weak interation에 대해 상호작용 cross section이 매우 작아 관측이 힘들고 현재 CAST(Cern Axion Solar Telescope)에서 실험을 하고 있다.
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3. Axion Axion은 태양 안에서 charge와 photon과의 scattering에 의해 생성되는 것으로 예상되는데 solar neutrino의 갯수와 동일할 것으로 예상되었다. LHC자석을 이용하여 약 9~10 tesla정도의 자기장을 걸어주면 태양에서 나오는 axion을 convert하여 수 미리의 x-ray가 detect된다고 예상하고 있다.
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