Wurde die Bose-Einstein-Theorie für dunkle Materie in Betracht gezogen?

Es wird allgemein angenommen, dass dunkle Materie dunkel ist, weil sie nur durch die schwache (und Schwerkraft-) Kraft mit "normaler" Materie interagiert. Es interagiert, aber nur schwach.

BECs interagieren stark mit normaler Materie. Tatsächlich besteht eines der Probleme bei der Herstellung von BECs darin, ihre Wechselwirkungen mit dem experimentellen Apparat daran zu hindern, sie zu zerstören.

Wie Ron sagt, könnte dunkle Materie zumindest punktuell ein BEC bilden, aber es würde keinen signifikanten Unterschied zu seinen Auswirkungen auf den Rest des Universums machen.

Antwort auf Clives Kommentar:

Wie jeder, der den Discovery-Kanal gesehen hat, wissen wird, gibt es vier Kräfte: elektromagnetische, starke, schwache und Schwerkraft. Normale Materie (mit normal meine ich das Zeug um uns herum) interagiert mit allen vier Kräften, aber es wird vermutet, dass dunkle Materie nicht mit den elektromagnetischen und starken Kräften interagiert, dh sie spürt nur die schwache Kraft und die Schwerkraft. Dunkle Materie wurde zuerst vorgeschlagen, gerade weil in Galaxien und Kugelsternhaufen die Schwerkraft höher zu sein schien, als sie sein sollte, so dass die gravitativen Wechselwirkungen dunkler Materie im großen Maßstab extrem wichtig sind. Wenn Sie jedoch einzelne Partikel betrachten, sind die Massen so gering, dass die Schwerkraft ignoriert werden kann, und Sie haben nur die schwache Kraft.

Eigentlich ist die schwache Kraft nicht so schwach, aber sie hat eine extrem kurze Reichweite, sodass zwei Teilchen, die nur durch die schwache Kraft interagieren, extrem nahe kommen müssten, um zu interagieren. Die bekanntesten der "nur schwachen" Teilchen sind Neutrinos, und sie können die gesamte Erde durchqueren und kaum bemerken. Um sie überhaupt zu entdecken, braucht man riesige Detektoren wie Super Kamiokande . Es wird erwartet, dass Teilchen der Dunklen Materie so schwach wie Neutrinos interagieren, daher die große Schwierigkeit, sie nachzuweisen.

Bezüglich des Bose-Einstein-Kondensats : Ein BEC wird aus normaler Materie hergestellt, aber die darin enthaltenen Atome müssen auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden, damit sie alle in den niedrigsten Quantenenergiezustand fallen. Der Abstand zwischen den Energieniveaus in einem typischen BEC ist gering, sodass selbst eine kleine Energiemenge Atome über den Grundzustand hebt und das BEC zerstört. Deshalb sind sie so schwer herzustellen. Das erste BEC musste auf 170 Nanokelvin gekühlt werden. Das sind 0,00000017 Grad über dem absoluten Nullpunkt!

Ein BEC aus dunkler Materie sollte einfacher herzustellen sein, da es nicht durch vorbeiziehende Photonen angeregt und zerstört würde (weil Photonen nicht mit dunkler Materie interagieren). Bei normaler Materie müssen Sie äußerst auf Ihr BEC achten.

Ja, aber aus anderen Gründen. Axionen sind ein Kandidat für dunkle Materie, von dem Bose vorhergesagt hat, dass er kondensiert.

Referenz: P. Sikivie, Q. Yang, „Bose-Einstein Condensation of Dark Matter Axions“, Phys. Rev. Lett. 103 , 111301 (2009) , arXiv:0901.1106 .