Weakly interacting massive particles
Weakly interacting massive particle(WIMP, 弱く相互作用する質量粒子)とは、暗黒物質の候補の1つである仮説上の粒子である。
WIMPの明確な定義はないが、大まかに言えば、WIMPは重力やその他の力(またはそれら複数の力)を介して相互作用する新しい素粒子である。この力は標準模型には含まれていない可能性があり、弱い核力と同等かそれ以下の一定の強さがあれば良い。多くのWIMP候補は、ビッグバン宇宙論による標準模型の粒子と同様に、初期の宇宙で熱的に生成されたと予想され、通常はコールドダークマターを構成する。熱生成によって正確な現在の暗黒物質の量を得るには ⟨ σ v ⟩ ≃ 3 × 10 − 26 c m 3 s − 1 {\displaystyle \langle \sigma v\rangle \simeq 3\times 10^{-26}\mathrm {cm} ^{3}\;\mathrm {s} ^{-1}} の自己消滅断面積が必要であり、これは電弱相互作用を介して相互作用する100 GeV 程度の質量を持つ新粒子に期待される値である。
得られた限界は、スピン依存相互作用の観点から、DAMA/LIBRAの年次変調効果の最近の解釈を制限する。
PICOは2015年に計画されたコンセプトの拡張である。
他のタイプの検出器–低圧ガスで満たされたタイムプロジェクションチェンバー(TPC)は、WIMP検出のために研究されている。トラックからの方向性リコイル識別(DRIFT)コラボレーションは、WIMP信号の予測された方向性を利用しようとしている。 DRIFTは二硫化炭素ターゲットを使用する。これにより、WIMPの反動が数ミリメートル移動し、荷電粒子の軌跡が残る。この帯電したトラックは、 MWPC読み出し平面にドリフトされ、3次元で再構築され、原点の方向を決定できる。 DMTPCは、CF4ガスを使用した同様の実験である。
DAMIC(Dark Matter In CCDs)とSENSEI(Sub Electron Noise Skipper CCD Experimental Instrument)のコラボレーションでは、科学的な電荷結合デバイス(CCD)を使用して軽い暗黒物質を検出する。 CCDは、検出器ターゲットと読み出し機器の両方として機能する。 CCDの大部分とのWIMPの相互作用は、電子正孔対の生成を誘発する可能性があり、電子正孔対は、CCDによって収集および読み取られる。ノイズを減らし、単一電子の検出を実現するために、実験ではスキッパーCCDと呼ばれるタイプのCCDを使用する。これにより、同じ収集電荷の繰り返し測定を平均化できる。