Loading...

Primordial Black Holes as Dark Matter

Rahimi, Maryam | 2017

600 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 50255 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Baghram, Shant
  7. Abstract:
  8. The existance of Dark Matter (DM)has been proved by cosmological and astronomical observation. Yet, all the evidences are based on gravitational effects. It is plausible that DM has a gravitational nature. Any creature with a pure gravitational essence has a chance to bea DM candidate. Primordial Black holes are formed from the density perturbations that are induced by the quantum fluctuations of the vaccum during the inflationary expansion. It is probable that these creatures are the solution of DM problem. By holding the power spectrum that generates the abundance of PBH with the one resulting from observation based on the presumed inflationary model in common, considering the constraints on the power spectrum, the the PBH mass spectrum will be constrained in each wavelength.on the other hand, there is some constraints on PBH mass spectrum in different mass ranges by astronomical and cosmological observation related to evaporation and gravitational effects of PBH on the cosmos. So that one can calculate the abundance of PBH for the mass ranges that there are weak or no constraints on, using the presumed power spectrum and search for the suitable PBH mass range and the suitable form of power spectrum and the probable inflation model underlying, that lead to sufficient amount of PBH production to support all the DM needed. Since in the open windows of PBH mass spectrum constraints, the power spectrum resulting from single scalar field inflation, allowed by CMB and other constraints, it is impossible to produce the needed PBH for DM, one can search for the models that have greater power amplitude on the constraint free ranges of the power spectrum, which are on small scales. In order to prove the inflation model and the power spectrum qualified for producing the sufficient amount of PBH, there are no observation evidence, other than GW detection, which will be possible in the future, if not currently. In this research, we have reviewed the formalisms so as to calculating the PBH abundance, as well as the observational constraints on its abundance. Also we reviewed the possibility of escaping from power spectrum constraint by using inflation models that break the scale invariance and produce amplified scalar perturbations in small scales, in order to produce all of the dark matter in PBH form. We also discussed the possibility of PBH detection, by detection of gravitational waves relating to the PBHs
  9. Keywords:
  10. Dark Matter ; Primordial Black Holes ; Abandance Calculation ; Primordial Black Hole (PBH) Detection by CWs

 Digital Object List

 Bookmark

  • پیش گفتار
  • سپاس‌گزاری
  • چکیده
  • فهرست جداول
  • فهرست تصاویر
  • فهرست اختصارات
  • فصل مقدمه
    • تاريخچه
      • تولد کیهان‌شناسی و نظریه انفجار بزرگ
      • تورّم کیهان‌شناسی
      • نظریه اختلال کیهان‌شناسی
    • سیاهچاله‌های اوّلیه به عنوان ماده تاریک
      • مسأله ماده تاریک و سیاهچاله‌های اوّلیه
      • سیاهچاله‌های اوّلیه
  • فصل مبانی نظری مدل استاندارد کیهان‌شناسی
    • دینامیک کیهان و مدل CDM
      • دوره ماده‌غالب
      • دوره تابش‌غالب
      • دوره غلبه ثابت کیهان‌شناسی
    • flatness problem
    • فیزیک توّرم
      • حلّ مشکلات انفجار بزرگ با توّرم
      • افق‌های کیهان‌شناسی هنگام توّرم
      • شرط غلتش آرام
    • نظریه اختلال کیهان‌شناسی
      • افت‌و‌خیزهای کوانتومی
      • تبدیل پیمانه
      • اختلال تانسورها
      • اختلال اسکالر
      • اختلالات اسکالر در تانسور انحنا در پیمانه نیوتونی conformal
      • معادلات اینشتین در پیمانه نیوتونی conformal
    • اختلالات حاصل از توّرم
      • معادله کلاین-گوردون برای میدان اسکالر
      • معادله تحوّل پتانسیل گرانشی
      • اختلال انحنای comoving
      • اختلال انحنای پیمانه‌ناوردا در ابرصفحه‌های با چگالی انرژی یکسان
      • معادله موخانف-ساساکی
      • طیف توان
      • طیف توان اختلال انحنا
      • پارامتریزه‌کردن طیف توان اسکالر
      • تحوّل اختلالات چگالی
      • طیف کوچک‌مقیاس از اختلالات چگالی
  • فصل نظریه تشکیل ساختار غیر‌خطّی و به‌دست‌آوردن فراوانی سیاهچاله‌های اوّلیه
    • تشکیل ساختار غیر‌خطّی با رمبش کروی
      • رمبش کروی در گستره غیر‌خطّی
      • رمبش کروی در گستره غیر‌خطّی
      • سناریوها و مدل‌های تشکیل clump ماده تاریک
    • محاسبه تابع جرم هاله‌های ماده تاریک
      • نظریه پرس-ششتر(PS)
    • نظریه قلّه‌ها
      • ممان‌های طیفی و مقیاس‌های مشخّصه
      • فرمول کک-رایس
      • چگالی تعداد میانگین قلّه‌ها
    • سیاهچاله‌های اوّلیه
      • شرط تشکیل سیاهچاله‌های اوّلیه
      • عمر PBH
      • فراوانی اوّلیه PBH
      • جرم سیاهچاله‌های اوّلیه
      • به‌دست‌آوردن فراوانی سیاهچاله‌های اوّلیه به روش نظریه قلّه‌ها
      • مقایسه با روش PS
    • مدل‌های شکست مقیاس‌ناوردایی BSI
      • مدل rolling axion bump
      • شواهد رصدی مربوط به clump‌های ماده تاریک
    • سیاهچاله‌های اوّلیه و امواج گرانشی
      • زمینه GW القایی
      • تأثیر امواج گرانشی اوّلیه بر مشاهده‌پذیرهای فیزیکی
      • ناحیه‌های فراچگال اوّلیه گاؤسی در مقابل ناگاؤسی
      • بستگی GW القایی به نا گاؤسیت و محاسبه فراوانی PBH به روش PS
      • قیدهای حاصل از سیاهچاله‌های اوّلیه بر امواج گرانشی القاشده زمینه
      • تحوّل تابع جرم PBH
    • نتيجه‌گيري
  • فصل نتایج و کارهای پیش رو
    • نتایج و تحلیل و تحقیقات پیش رو
  • مراجع
  • واژه‌نامه انگلیسی به فارسی
  • واژه‌نامه فارسی به انگلیسی
...see more