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直闪电作为宏观暗物质的特征信号

宇宙学与河外天体物理 2021-03-24 v2 地球与行星天体物理 天体物理仪器与方法

摘要

宏观暗物质(macros)是一类宽泛的粒子暗物质替代候选者。这些候选者主要通过弹性散射向物质转移能量。足够大的macro穿过大气会产生直的电离等离子体通道。若macro的截面为σx6×109cm2\sigma_x \gtrapprox 6 \times 10^{-9} cm^2,则在利于闪电的大气条件(如雷暴)下,该等离子体通道足以引发具单一先导的闪电 strike。这完全不同于普通bolt闪电——后者由数百或数千个几米长的先导长序列串接而成。这种macro诱发的闪电将极度笔直,因而高度独特。风切变与磁流体动力学不稳定性均不会明显破坏其笔直性。唯一有照片记录的直闪电案例可能不够直,不足以由macro诱发。我们根据地球上任意时刻发生的雷暴数量,估算可通过搜寻直闪电探测的macro参数空间区域。我们也估算通过仔细监测木星(例如使用哈勃空间望远镜)可探测的参数空间。所有代码与数据见 https://github.com/cwru-pat/macro_lightning。

关键词

引用

@article{arxiv.2006.16272,
  title  = {Straight Lightning as a Signature of Macroscopic Dark Matter},
  author = {Nathaniel Starkman and Jagjit Sidhu and Harrison Winch and Glenn Starkman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.16272},
  year   = {2021}
}

备注

8 pages, 2 figures, open-source code and data Accepted February 19, 2021 by Physical Review D