Manifestations of Dark Matter and Variations of the Fundamental Constants in Atoms and Astrophysical Phenomena

این پایان نامه امکان جستجوی اثرات جدید ماده تاریک که در g خطی هستند را بررسی می کند، رویکردی که مزایای زیادی را نسبت به طرح های معمولی ارائه می دهد، زیرا ثابت برهمکنش g بسیار کوچک است، g<<1. علاوه بر این، این پایان‌نامه از بررسی اثرات خطی برای به دست آوردن محدودیت‌های جدید بر روی برهم‌کنش‌های خاصی از ماده تاریک با ماده معمولی استفاده می‌کند که تا 15 مرتبه بزرگی، محدودیت‌های قبلی را بهبود می‌بخشد. اولین محدودیت‌های موجود در چندین فعل و انفعال دیگر نیز به دست آمده است.

مشاهدات اخترفیزیکی نشان می‌دهد که ماده تاریک پنج برابر بیشتر است - شکل نامرئی ماده، هویت و خواصی که هنوز در هاله ای از رمز و راز باقی مانده است - در جهان نسبت به ماده معمولی "مرئی" که ستاره ها، سیارات، غبار و گازهای بین ستاره ای را می سازد. طرح‌های مرسوم برای تشخیص مستقیم ماده تاریک شامل فرآیندهایی (مانند برخورد با ماده معمولی، جذب یا تبدیل درونی با ماده معمولی) است که یا کوارتتیک (g4) یا درجه دوم (g2) در یک برهمکنش زیرین ثابت g هستند.

This thesis explores the possibility of searching for new effects of dark matter that are linear in g, an approach that offers enormous advantages over conventional schemes, since the interaction constant g is very small, g<<1. Further, the thesis employs an investigation of linear effects to derive new limits on certain interactions of dark matter with ordinary matter that improve on previous limits by up to 15 orders of magnitude. The first-ever limits on several other interactions are also derived.

Astrophysical observations indicate that there is five times more dark matter—an ‘invisible’ form of matter, the identity and properties of which still remain shrouded in mystery—in the Universe than the ordinary ‘visible’ matter that makes up stars, planets, dust and interstellar gases. Conventional schemes for the direct detection of dark matter involve processes (such as collisions with, absorption by or inter-conversion with ordinary matter) that are either quartic (g4) or quadratic (g2) in an underlying interaction constant g.