نوترینوهای استریل به عنوان ماده تاریک گرم

یکی از بحث برانگیزترین موضوعات مشترک بین کیهان شناسی و فیزیک ذرات مسأله ماده تاریک می باشد. در این پایان نامه، ما تعمیم های کمینه ای از مدل استاندارد را که برای توضیح ماده تاریک ارائه شده اند مطالعه می کنیم. ابتدا، کمینه ترین تعمیم مدل استاندارد را که شامل یک میدان اسکالر تکتایی به عنوان ماده تاریک سرد است، معرفی می کنیم. این مدل تنها دو پارامتر آزاد دارد و در حقیقت این یک مزیت است. همچنین می توان مسأله ماده تاریک را در یک مدل باز بهنجار پذیر با اضافه کردن یک فرمیون تکتایی دیراک به عنوان ماده تاریک سرد و یک اسکالر تکتایی (هیگز تکتایی) به عنوان یک میانجی توضیح داد. در این مدل، فضای پارامتر مدل استاندارد با هشت پارامتر جدید توسعه داده شده است. در این پایان نامه، ما این مدل را برای جرم ماده تاریک تا 1 tev مطالعه می کنیم. ما مشاهده می کنیم که بیشتر فضای پارامتر توسط آزمایش های اخیر آشکار سازی مستقیم رد می شود. در انتها، مدل دیگری را مرور می نماییم که در آن، نوترینوهای استریل تولید شده از طریق اختلاط با نوترینوهای فعال مدل استاندارد به عنوان ماده تاریک گرم در نظر گرفته می شوند. برای توضیح تناقض بین حدهای پرتوی ایکس و جنگل لیمان - آلفا باید نوترینوهای استریل باقیمانده به اندازه کافی سرد باشند. بنابراین، این مدل با اضافه شدن یک میدان اسکالر تکتایی مجدداً توسعه داده می شود. این اسکالر تکتایی با نوترینوهای استریل جفت شده و مکانیزم جدیدی به شکل واپاشی اسکالر تکتایی به نوترینوهای استریل را برای تولید نوترینوهای استریل باقیمانده سردتر فراهم می کند.