Co to jest zimna ciemna materia?
Zimna ciemna materia (ang. Cold Dark Matter, CDM) to dominujący model kosmologiczny opisujący ciemną materię jako zbiór cząstek poruszających się z prędkościami znacznie mniejszymi od prędkości światła (zimnych) w epoce formowania się struktury kosmicznej. Model Lambda-CDM, w którym Lambda oznacza ciemną energię, a CDM zimną ciemną materię, jest dziś standardowym modelem kosmologicznym.
Zimna ciemna materia stanowi ok. 27% całkowitej gęstości energii Wszechświata (ciemna energia ok. 68%, materia barionowa ok. 5%). Cząstki CDM musiały być nierelatywistyczne w epoce radiacji, co pozwoliło im na wczesne grawitacyjne grupowanie się od skali małych mas w górę (hierarchiczne formowanie struktur, bottom-up). Kandydaci na cząstki CDM: WIMPy (Weakly Interacting Massive Particles, m = 1 GeV do 10 TeV) – jak neutralino w supersymetrii; aksjon (m ok. 10^-5 eV) – hipotetyczna cząstka zaproponowana dla rozwiązania problemu CP silnego oddziaływania; pierwotne czarne dziury (PBH) – jako niebaryonowa ciemna materia. Symulacje CDM (Millennium Simulation, IllustrisTNG) precyzyjnie odtwarzają dużoskalową strukturę Wszechświata (włókna, gromady), lecz przewidują za dużo małych podstruktur (satellites problem) i za gęste centra galaktyk (cusp-core problem).
Zimna ciemna materia pozostaje niezidentyfikowana eksperymentalnie – wiele detektorów bezpośrednich (LUX, XENON1T, PandaX) i akceleratorowych (LHC) szuka WIMPów bez potwierdzenia. Alternatywy jak ciepła ciemna materia (WDM) lub zmodyfikowana grawitacja (MOND, TEVES) napotykają na inne trudności. CDM jest nadal najbardziej spójnym modelem z obserwacjami kosmologicznymi.