¿Qué evidencia hay de que la materia oscura no es uno de los tipos conocidos de neutrinos?
Si lo fuera, ¿cómo sería esto medible?
La materia oscura puede ser caliente, templada o fría. Caliente significa que las partículas de materia oscura son relativistas (energía cinética del orden de la masa en reposo o mucho mayor), frías significa que no son relativistas (energía cinética mucho menor que la masa en reposo) y cálida está en el medio. Se sabe que la cantidad total de materia oscura en el universo debe ser unas 5 veces la materia ordinaria (bariónica) para explicar la CMB medida por WMAP.
Sin embargo, la materia oscura fría debe ser un componente muy importante del universo para explicar el crecimiento de las estructuras a partir de las pequeñas fluctuaciones en el universo primitivo que creció hasta convertirse en galaxias y estrellas (ver esta referencia ). Por lo tanto, también se requiere materia oscura fría para explicar las curvas de rotación galáctica medidas actualmente.
Ahora, los experimentos de oscilación de neutrinos prueban que los neutrinos tienen una masa en reposo distinta de cero. Sin embargo, las masas restantes aún deben ser muy pequeñas para que solo puedan contribuir a la materia oscura caliente. La razón por la que solo pueden ser materia oscura caliente es porque se supone que en el universo primitivo, denso y caliente, los neutrinos habrían estado en equilibrio térmico con la materia ordinaria caliente en ese momento. Dado que la masa en reposo de los neutrinos es tan pequeña, serían extremadamente relativistas, y aunque los neutrinos se enfriarían a medida que el universo se expandiera, aún habrían sido muy relativistas en el momento de la formación de la estructura en el universo primitivo. Por lo tanto, solo pueden contribuir a la materia oscura caliente en términos del crecimiento temprano de la formación de estructuras. [Debido a la expansión del universo desde entonces,
Según esta fuente :
Las estimaciones actuales de la fracción de neutrinos de la densidad de masa-energía del Universo se encuentran en el rango de 0,1% <∼ ν <∼ un pequeño %, bajo supuestos estándar. La incertidumbre refleja nuestro conocimiento incompleto de las propiedades de los neutrinos.
Entonces, la mayoría de los neutrinos cósmicos son probablemente menos del 10% de la materia oscura total del universo. Además, la mayor parte del resto (de los no neutrinos), el 90% de la materia oscura, también debe ser materia oscura fría, tanto en el universo primitivo como incluso ahora.
La materia oscura caliente podría ser en parte neutrinos, pero (probablemente) no interactúan lo suficiente como para haber sido responsables de la formación inicial de galaxias.
Los neutrinos del Big Bang se han desplazado hacia el rojo a ~2K = ~0,0002 eV, que es considerablemente más bajo que el mejor límite superior actual de la masa en reposo de los neutrinos (0,1eV). No tenemos forma de detectar directamente el flujo de neutrinos a esta baja energía y los métodos indirectos para deducirlo son, en el mejor de los casos, tentativos. Entonces, los neutrinos primordiales podrían ser un componente significativo de la materia oscura Fría/Cálida. no lo sabemos
Los neutrinos fríos que se agruparon formarían un condensado de Fermi-Dirac. A diferencia de los electrones en un átomo, no habría repulsión mutua y los números cuánticos podrían aumentar verdaderamente "astronómicamente". Para un gran concentrado, todos menos los primeros contribuyentes de neutrinos estarían lejos de ser fríos. Tal concentrado se comportaría como una enorme bola pesada de líquido muy enrarecido e inobservable que es exactamente lo que se ve en una galaxia espiral barrada, la barra está en el líquido donde g varía con r y los brazos espirales están afuera, sujetos a la inversa ley cuadrada. Los neutrinos fríos pueden haber existido desde el universo primitivo, pero otra fuente podría ser los agujeros negros donde pueden derramarse como la radiación de Hawkinge o como resultado de la aniquilación del disco de acreción en el horizonte de eventos.
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