المادة المظلمة في المجال القياسي

في الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات ، تُعد المادة المظلمة ذات المجال القياسي مجالًا قياسيًا كلاسيكيًا، مقترنًا بشكل طفيف، يُفترض أنه يفسر المادة المظلمة المستنتجة . ^{[ 2 ]}

قد يكون الكون في حالة تسارع، مدفوعًا ربما بثابت كوني أو مجال آخر ذي تأثيرات تنافرية بعيدة المدى. يجب أن يتنبأ النموذج بالشكل الصحيح لطيف التكتل واسع النطاق، ^{[ 3 ]} وأن يفسر تباينات إشعاع الخلفية الكونية الميكروي على نطاقات زاوية كبيرة ومتوسطة، وأن يتوافق مع علاقة اللمعان بالمسافة المستمدة من رصد المستعرات العظمى ذات الانزياح الأحمر العالي . يتضمن التطور المُنمذج للكون كمية كبيرة من المادة والطاقة غير المعروفة ليتوافق مع هذه الرصدات. تتكون كثافة الطاقة هذه من عنصرين: المادة المظلمة الباردة والطاقة المظلمة . يساهم كل منهما في نظرية نشأة المجرات وتوسع الكون. لا بد أن يكون للكون كثافة حرجة، وهي كثافة لا يمكن تفسيرها بالمادة الباريونية ( المادة العادية ) وحدها.

يمكن نمذجة المادة المظلمة كحقل قياسي باستخدام مُعاملين مُلائمين، هما الكتلة والتفاعل الذاتي . ^{[ 4 ] [ 5 ]} في هذا النموذج، تتكون المادة المظلمة من جسيم فائق الخفة بكتلة تبلغ حوالي 10⁻²² ^{إلكترون}  فولت عند غياب التفاعل الذاتي. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} في حال وجود تفاعل ذاتي، يُسمح بنطاق أوسع للكتلة. ^{[ 9 ]} يكون عدم اليقين في موقع الجسيم أكبر من طول موجة كومبتون الخاصة به ( يبلغ طول موجة كومبتون لجسيم كتلته 10⁻²² ^{إلكترون فولت 1.3} سنة ضوئية )، وبالنسبة لبعض التقديرات المعقولة لكتلة الجسيمات وكثافة المادة المظلمة، لا جدوى من الحديث عن مواقع الجسيمات الفردية وزخمها. من خلال بعض القياسات الديناميكية، يمكننا استنتاج أن كثافة كتلة المادة المظلمة تبلغ حوالي ${\displaystyle 0.4\ GeV\ cm^{-3}}$يمكن حساب متوسط ​​المسافة بين هذه الجسيمات عن طريق استنتاج طول موجة دي برولي: ${\displaystyle \lambda =2\pi /mv}$حيث m هي كتلة جسيم المادة المظلمة و v هي سرعة تشتت الهالة. متوسط ​​عدد الجسيمات في حجم مكعب أبعاده يساوي طول موجة دي برولي.${\displaystyle \lambda ^{3}}$يُعطى بواسطة، ${\displaystyle N_{db}=\left({\frac {34eV}{m}}\right)^{4}\left({\frac {250km/s}{v}}\right)^{3}}$

إن عدد شغل هذه الجسيمات هائلٌ لدرجة تسمح لنا باعتبار طبيعتها الموجية في الوصف الكلاسيكي. ولتحقيق مبدأ استبعاد باولي، يجب أن تكون الجسيمات بوزونات، وخاصةً الجسيمات ذات اللف المغزلي الصفري (القياسية)، وبالتالي فإن هذه المادة المظلمة فائقة الخفة ستكون أقرب إلى الموجة منها إلى الجسيم، والهالات المجرية عبارة عن أنظمة عملاقة من سائل بوز المكثف ، وربما تكون فائقة الميوعة . يمكن وصف المادة المظلمة بأنها مكثف بوز-أينشتاين لكمات المجال فائقة الخفة ^{[ 10 ]} ، وبأنها نجوم بوزونية ^{[ 9 ]} . يمنع طول موجة كومبتون الهائل لهذه الجسيمات تكوّن البنية على نطاقات صغيرة دون مجرية، وهو ما يمثل مشكلة رئيسية في نماذج المادة المظلمة الباردة التقليدية. تمت دراسة انهيار الكثافات الزائدة الأولية في المراجع ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} . لا توجد نماذج كثيرة نعتبر فيها المادة المظلمة مجالًا قياسيًا. يمكن اعتبار جسيم شبيه بالأكسيون (ALP) في نظرية الأوتار نموذجًا للمادة المظلمة في المجال القياسي، حيث تتوافق كثافة كتلته مع كثافة المادة المظلمة المتبقية. آلية الإنتاج الأكثر شيوعًا لجسيم شبيه بالأكسيون هي آلية عدم المحاذاة ، والتي تُظهر الكتلة حول${\displaystyle (10^{-22}-10^{-20})\ eV}$يتوافق مع وفرة البقايا من المادة المظلمة المرصودة. ^{[ 15 ]}

يُعرف هذا النموذج للمادة المظلمة أيضاً باسم المادة المظلمة في مكثف بوز-أينشتاين أو المادة المظلمة الموجية. وتُعدّ المادة المظلمة الضبابية والأكسيون فائق الخفة مثالين على المادة المظلمة في المجال القياسي.

• جسيمات ضخمة ضعيفة التفاعل – جسيمات افتراضية قد تُشكل المادة المظلمة. صفحات تعرض أوصافًا موجزة للأهداف المُعاد توجيهها. 
• النموذج القياسي الأدنى للتناظر الفائق – أبسط امتداد للتناظر الفائق للنموذج القياسي 
• النيوترالينو – حالة ذاتية ذات كتلة محايدة تتكون من جسيمات فائقة من بوزونات القياس وبوزونات هيغز 
• أكسيون – جسيم أولي افتراضي 
• هالة المادة المظلمة – البنية الكونية النظرية 
• المادة المظلمة الخفيفة – جسيمات ضخمة مرشحة ضعيفة التفاعل ذات كتل أقل من 1 جيجا إلكترون فولت من المادة المظلمة 
• المادة المظلمة الساخنة – شكل نظري لجسيمات المادة المظلمة التي تسافر بسرعة تقارب سرعة الضوء 
• المادة المظلمة الدافئة – شكل مفترض من المادة المظلمة 
• المادة المظلمة الباردة الضبابية – شكل افتراضي للمادة المظلمة الباردة مقترح لحل مشكلة الهالة المدببة 

• ظلام مُكبَّر ، مجلة ساينتفك أمريكان