Weakly interacting massive particles
宇宙が膨張して冷却されると、これらの軽い粒子の平均熱エネルギーは減少し、最終的には暗黒物質の粒子と反粒子のペアを形成するには不十分になるであろう。しかし、暗黒物質粒子と反粒子のペアの消滅は続き、暗黒物質粒子の数密度は指数関数的に減少し始めるであろう。 しかし、最終的には数密度が低くなり、暗黒物質粒子と反粒子の相互作用が止まり、宇宙が拡大し続けても暗黒物質粒子の数は(ほぼ)一定のままになる。 相互作用断面積が大きい粒子は、より長い期間消滅し続けるため、対消滅相互作用が停止した時の数密度は小さくなる。宇宙における現在推定されている暗黒物質の存在量に基づいて、暗黒物質粒子がそのような残存粒子である場合を考えると、粒子-反粒子対消滅を支配する相互作用断面積は、弱い相互作用の断面積より大きくなることはない。 このモデルが正しければ、暗黒物質粒子はWIMPの特性を持つことになる。
WIMP的な性質を持つ粒子は、素粒子物理学の標準模型の一般的な拡張であるRパリティを保存する超対称性によって予測されるが、未だ超対称性を持つ新粒子は観測されていない。 WIMP的粒子は、普遍的余剰次元理論やリトルヒッグス理論によっても予言される。
WIMPの主な理論的特徴は次のとおり:
弱い核力と重力、あるいは弱いスケール以下の断面積を持つような他の相互作用を介した相互作用を持つ。
標準模型粒子と比較して大きな質量(GeV以下の質量を持つWIMPは軽い暗黒物質と見なされる場合がある)を持つ。
通常の物質との電磁相互作用がないため、WIMPは通常の電磁観測では見えない。また質量が大きいため、それらは比較的動きが遅く、したがって「冷たく」なる。 この低速度により互いの重力を振り切ることが出来ないため、WIMPは一箇所に凝集する傾向がある。 WIMPは、コールドダークマターの主な候補の1つと見なされている。その他の候補には、巨大なコンパクトハローオブジェクト(MACHO)とアクシオンがあるが、これらの名前は、対照的に意図的に選択されたものであり、MACHO(マッチョ、逞しい人)はWIMP(弱虫)よりも後に名前が付けられている。 MACHOとは対照的に、素粒子物理学の標準模型には、WIMPのすべての特性を備えた既知の安定した粒子は存在しない。ニュートリノなどの通常の物質との相互作用がほとんどない粒子はすべて非常に軽いため、動きが速い、つまり「高温」になる。
彼らは、軽い暗黒物質を示す可能性のあるイベント率の年次変調を観察しました。 しかし、CoGeNTイベントの暗黒物質の起源は、表面イベントからの背景の観点からの説明を支持して、より最近の分析によって反駁されている。
年次変調は、WIMP信号の予測される特徴の1つであり 、これに基づいて、DAMAコラボレーションは肯定的な検出を主張している。しかし、他のグループはこの結果を確認していない。 2004年5月に公開されたCDMSデータは、WIMPと暗黒物質ハローの特性に関する特定の標準的な仮定を前提として、DAMA信号領域全体を除外し、これに続いて他の多くの実験が行われた(図2の右を参照)。
COSINE -100コラボレーション(KIMSグループとDM-Iceグループの統合)は、2018年12月にジャーナルNatureでDAMA/LIBRA信号の再現に関する結果を公開した。彼らの結論は、「この結果は、DAMAコラボレーションによって観察された年次変調の原因としてのWIMP-核子相互作用を除外している」というものだった。