Visa fråga/svar

 

Universum-Solen-Planeterna [20164]

Fråga:
Jag är fundersam över den mörka materien i universum. Partiklarna bör ju ha samma energi som den kosmiska bakgrundsstrålningen, dvs knappt 3 Kelvin. Energin per partikel blir då sisådär 1/5,000 elektronvolt. Samtidigt är det i galaxer och galaxhopar som man hittat indikation på mörk materia. Så de partiklar som utgör den mörka materien har en hastighet på sisådär 1/1000 av ljushastigheten. I så fall bör ju massan vara 1000*1000 * 1/5,000 elektronvolt = 200 elektronvolt. Men när man letar efter mörk materia så letar man ju efter partiklar som är endera betydligt tyngre eller betydligt lättare. Hur går det ihop?
/Göran J, lund

Svar:
Det är inte klart vad mörk materia är, se fråga 12396 , men det mest sannolika är nog en sorts tunga partiklar (WIMPs, se Weakly_interacting_massive_particles ) som bara växelverkar svagt och med gravitationskraften.

Bilden nedan (från Dark_matter , direktlänk länk 1) visar i blått fördelningen av mörk materia i närheten av en galaxhop. Eftersom mörk materia definitionsvis inte växelverkar elektromagnetiskt är bilden inte en direkt avbildning. Galaxerna har avbildats med Hubble-teleskopet. Fördelningen av mörk materia har anpassats till hur bakom liggande galaxer deformerats genom gravitationslinsning, se Gravitationslins#Studier_av_gravitationslinser .

Det finns inget skäl att temperaturen hos WIMPs skulle vara samma som mikrovågsbakgrunden - det finns ju ingen koppling mellan dem. Man talar både om kalla, varma och heta WIMPs. Temperaturen är ju beroende av medelvärdet av rörelseenergin:

mv2/2 = 3kT/2

dvs

v2 = 3kT/m (1)

Vi ser att låg massa ger hög medelhastighet för given temperatur T. Eftersom hastigheten måste vara mycket mindre än ljushastigheten c för att partiklarna skall vara bundna till galaxhopen (flykthastigheten är mycket mindre än c) behöver man inte använda relativistiska uttryck. Det är även klart att klassiska neutriner inte duger till att förklara den mörka materien eftersom deras hastighet är mycket nära c och de kan inte vara bundna till galaxhopar. Långsamma klassiska neutriner skulle naturligtvis kunna finnas, men det skulle krävas väldigt många av dem.

WIMPs bör alltså ha en ganska stor vilomassa - ju högre vilomassan är desto högre temperatur kan man tillåta. Nuvarande ståndpunkten är att mörk materia till största delen består av kalla och relativt massiva WIMPs.

Se vidare länk 2, Hot_dark_matter , Cold_dark_matter och fråga 14586 .



/Peter E

Nyckelord: mörk materia [17]; gravitationslins [5];

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter#/media/File:CL0024%2B17.jpg
2 http://w.astro.berkeley.edu/~mwhite/darkmatter/hdm.html

*

 

 

Frågelådan innehåller 7405 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2019-05-09 12:31:48.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.