가벼운 암흑물질

가벼운 암흑 물질( - 暗黑物質, )은 천문학 및 물리우주론에서 암흑 물질 중에서 특히 질량이 1GeV 이하로써 윔프(WIMP, weakly interacting massive particle)의 후보가 될 만한 입자를 말한다. 이러한 입자들은 따뜻한 암흑 물질 그리고 뜨거운 암흑 물질보다 무겁지만, 차가운 암흑 물질보다는 가볍다. 이휘소-와인버그 경계는, 암흑 물질의 후보로서 윔프의 질량은 최소한 GeV여야 한다고 정하고 있다. 윔프의 질량이 작아질수록 그 쌍소멸 반응단면적의 크기도 작아져야 하는데, 이는 대략  정도이다. 여기서 은 윔프의 질량이며, 은 보존의 질량이다. 이것은 초기 우주에서 풍부하게 생산된 윔프들 중, 가벼운 윔프는 무거운 윔프보다 보다 일찍 상호작용을 그만둔, 즉 우주의 온도가 보다 더 높았을 때에 상호작용을 그만둔 윔프라는 것을 의미한다. 이휘소와 스티븐 와인버그의 계산에 의하면, 윔프의 질량이  GeV보다도 가볍다면 그 흔적의 밀도는 우주의 스케일을 뛰어넘는, 즉 있을 수 없는 값을 갖게 된다.

현재까지 비 중간자의 붕괴나, 유럽 입자 물리 연구소나 페르미 국립 가속기 연구소에서의 입자 가속기 충돌실험으로 인해 밝혀진 바에 의하면, 새로운 힘을 도입하지 않은 채의, 전약 이론보다 작은 스케일에서, 이휘소-와인버그 경계를 피할 수는 없다.

새로운 가벼운 보존의 존재를 가정한다면, 가벼운 암흑 물질 모형을 구축할 수 있을 것이다. 물론 이 새로운 입자는 그에 의한 쌍소멸 반응단면적의 크기가 커야 하고, 표준모형에 있어서의 이들의 결합이 가속기 실험 데이터와 모순되지 않아야 한다.

같이 보기 
 최소 초대칭 표준 모형
 뉴트랄리노
 액시온
 윔프
 액시온 암흑 물질 실험
 스칼라 장 암흑 물질

각주

더 읽기 
 

천체물리학
물리우주론
암흑물질
입자물리학