Cosmological Constraints on Decaying Dark Matter
我们提出了一个完整的分析宇宙学的约束条件衰减暗物质。以前的分析使用了宇宙微波背景和Ia型超新星。我们用最新的数据更新了它们，并扩展了分析，包括莱曼- $α$森林，大尺度结构和弱透镜观测。本文不考虑天体物理学约束。衰减暗物质寿命的界限主要由后期集成的萨克斯-沃尔夫效应的情况下，弱再电离，或CMB偏振观测时，有显着的再电离。对于各自的情况下，衰变的暗物质的寿命是$Γ^{-1} \gtrsim 100$ Gyr和$ (f Γ) ^{-1} \gtrsim 5.3 \times 10^8$ Gyr（在95.4%的置信水平），其中的唯象参数$f$是衰变能量沉积在重子气体的分数。这使我们能够约束粒子物理模型与暗物质候选人通过调查的暗物质衰变到标准模型粒子通过有效的运营商。对于$\sim 100$ GeV质量的衰变暗物质，我们发现负责暗物质衰变的有效维度-4算子中的耦合常数的大小一般为$ \lesssim 10^{-22}$。我们还探讨了我们的分析的规范介导的超对称性破缺，最小超引力和小希格斯理论的代表性模型的影响。
2009-01-30 astro-ph hep-ph
Constraints on parameters of radiatively decaying dark matter from the galaxy cluster 1E0657-56
我们推导出了辐射衰减的暖暗物质粒子的参数约束，例如，利用钱德拉X射线光谱对一个星系团1 E0657 -56（"子弹“星系团）的质量和混合角。约束是基于无菌中微子衰变发射线的非检测。这个星系团显示出炽热的星系际气体和暗物质之间的空间分离，有助于解开它们的X射线信号。它也有一个非常长的X射线观测和总质量通过引力透镜测量。这使得对不育中微子的限制与早期使用不同集群质量估计的结果互补。我们的限制与现有的最佳限制相当。
2006-11-06 astro-ph hep-ph
Decaying warm dark matter and neutrino masses
中微子质量可能产生于未规范轻子数的自发破缺。由于量子引力效应，相关的戈德斯通玻色子--马约子--将获得一个质量。我们确定宇宙微波背景观测所需的寿命和质量，以便大质量的majoron提供所观察到的宇宙暗物质。在中微子质量呈跷跷板状上升的模型中，大强子DDM方案非常适合，并可能导致其他可能的宇宙学含义。
2007-11-07 astro-ph hep-ph
Neutrino Signals from Annihilating/Decaying Dark Matter in the Light of Recent Measurements of Cosmic Ray Electron/Positron Fluxes
PAMELA卫星和ATIC气球实验测量到的宇宙线电子和正电子通量的过剩可以解释为暗物质湮灭或衰变为轻子的信号。在这封信中，我们表明，再现电子/正电子过剩的暗物质湮灭/衰变可能会从银河系中心产生大量的高能中微子。在这种情况下，未来更大的正方形大小的实验可能会证实这种情况，甚至超级神冈的结果已经对一些暗物质模型提出了限制。
2009-02-05 astro-ph hep-ph
Self-interacting Dark Matter and Invisibly Decaying Higgs
自相互作用的暗物质已经被提出，以克服银河系尺度上的冷暗物质模型的困难。我们认为，标量规范单线态耦合到希格斯玻色子，这可能导致一个不可见的衰变希格斯，是一个有趣的候选人，这种自相互作用的暗物质粒子。我们还提出了对这些粒子的丰度的估计，以及对非牛顿力的影响。
2000-03-23 astro-ph gr-qc hep-ph
Decaying Cold Dark Matter and the Evolution of the Cluster Abundance
星系团的丰度及其红移演化是约束质量涨落幅度σ_8和质量密度参数Ω_m0的有力工具。我们研究了冷暗物质粒子的有限衰变率对星系团丰度的影响。基于衰变冷暗物质宇宙中的球模型，计算了团簇的质量函数，并与观测到的团簇丰度进行了比较。我们发现冷暗物质粒子的衰变显著地改变了星系团丰度的演化。特别是，我们指出，暗物质粒子的寿命相当于宇宙的年龄降低了本地集群丰度的高红移集群丰度的比例，可以解释观察到的集群丰度的演变相当不错。星系团的丰度与暗物质的衰变率有很强的相关性，这表明遥远星系团的巡天可能会为暗物质的性质提供线索。
2003-07-15 astro-ph hep-ph
Cosmology from decaying dark energy, primordial at the Planck scale
热力学也要求考虑暗能量的量子，这就把暗能量的化学势引入了宇宙学方程。分离其主要贡献，我们得到的解决方案与暗能量衰减到物质或辐射。当占主导地位时，它们的能量密度逐渐趋于恒定比例，解释了当今的暗能量-暗物质巧合，并且与超新星红移数据和宇宙年龄约束一致。这也连接了普朗克和今天的时间尺度。这种衰变可能表现在最近探测到的最高能量的宇宙射线中。
2005-02-22 astro-ph hep-ph hep-th
Dark Matter and Structure Formation with Late Decaying Particles
由于很明显，宇宙结构形成的CDM模型预测的大尺度功率比观察到的要小，因此提出了许多替代方案。其中，后衰变粒子的存在可以通过推迟物质支配的开始，增加当时的视界长度来治愈它。我们讨论了这一方案的实现，并提出了轻中微子和轻轴子作为工作粒子物理模型的可能的例子。我们指出，这种情况下预测的亚星系尺度的能量增加可能导致丰富的亚星系结构。
1994-05-27 astro-ph hep-ph
Gamma-Rays from Decaying Dark Matter
我们研究了从衰变的暗物质（DM）中探测伽马射线的前景，特别关注R宇称破缺真空中的引力子DM。考虑到预测的伽马射线信号相对于湮灭DM的情况的基本上不同的角分布，以及相对差的（0.1 $^\circ$量级）伽马射线探测器的角分辨率，在这种情况下，探测的最佳策略是在高银河纬度寻找对伽马射线通量的外来贡献，其中，衰减的DM贡献类似于天体物理学的河外成分，类似于EGRET观测所推断的成分。即将进行的实验，如GLAST和AMS-02可能会识别这种外来的贡献，并将其与天体物理学来源区分开来，或者对DM粒子的质量和寿命进行重大限制。
2007-10-11 astro-ph hep-ph
X-ray photons from late-decaying majoron dark matter
产生中微子质量的一个有吸引力的方法是考虑到当前的中微子振荡数据，包括轻子数的自发破缺。由于重力的作用，产生的majoron可能会获得质量。如果它的质量是在千伏级，那么majoron可以扮演后期衰变暗物质（LDDM）的角色，主要衰变为中微子。一般来说，majoron也有一个次显性衰变到两个光子，导致单能发射线，可以用作LDDM方案的测试。我们比较预期的光子发射率与观测，以获得模型独立的相关参数的限制。我们还说明了由此产生的灵敏度内明确的跷跷板实现，其中的majoron耦合到光子由于希格斯三重态的存在。
2008-07-22 astro-ph hep-ph
Prospects for Detecting Neutrino Signals from Annihilating/Decaying Dark Matter to Account for the PAMELA and ATIC results
最近的PAMELA数据表明，正电子分数有超过几个GeV，而反质子的一个没有。此外，ATIC数据表明，电子/正电子通量从300 GeV到800 GeV有一个凸起。如果PAMELA和ATIC的主要最终产物是带电轻子（$e$、$μ$和$τ$），那么具有大推进因子的湮灭暗物质（DM）和具有$ 10^{26} s$附近寿命的衰变DM都可以解释它们的观测结果。在这项工作中，我们计算了中微子的流量产生的$μ$和$τ$，起源于湮灭/衰变DM，并估计了最终的μ介子率在中微子望远镜，即Ancavity和IceCube。由于其优异的角分辨率，Ancaster和IceCube有望在湮灭DM场景中发现来自银河系中心和/或大DM子晕的中微子信号，但在衰变DM场景中却极具挑战性。
2009-02-06 astro-ph hep-ph
Searching for decaying axion-like dark matter from clusters of galaxies
我们考虑的可能性约束的辐射衰减的暗物质粒子的星系团的灵感来自卡鲁扎-克莱因型的通用轴子的寿命。这样的轴子被用来解释太阳日冕X射线的发射。这些轴子或类似的粒子可以在恒星内部产生，其中一些仍然受到星系团深层引力势的限制。具体来说，我们考虑合并星系团（阿贝尔520和“子弹团”），在那里的引力透镜观测确定了大规模的，但重子穷人，结构内的区域。从分析这些质量浓度的X射线观测，以及预期的光子光谱的衰变太阳KK-轴子，我们得出的下限，这样的轴子的寿命τ约。10^23秒。然而，如果KK-轴子构成的暗物质质量小于百分之几，这种寿命约束类似于太阳KK-轴子。
2007-03-13 astro-ph hep-ph
PAMELA data and leptonically decaying dark matter
最近PAMELA公布了他们关于正电子和反质子比率的第一个结果。在新数据的激励下，我们研究了宇宙线的传播模型，计算了次级正电子和反质子谱。低能正电子比可以与对流传播模型中的数据相一致。高于$\sim 10$ GeV的PAMELA数据显示出明显的正电子比过剩。然而，次级反质子与数据大致一致。正电子过剩可能是暗物质湮灭或衰变的直接证据。我们通过假设暗物质湮灭或衰变到不同的最终状态，将正电子和反质子光谱与数据进行比较。PAMELA数据实际上排除了夸克对作为主要的末态，不利于规范玻色子末态。只有在轻子末态的情况下，正电子和反质子谱才能同时得到解释。我们还比较了衰变和湮灭的暗物质的情况下，占PAMELA的结果，更喜欢衰变的暗物质。最后，我们在R宇称破缺的超对称框架下考虑了一个衰变中性伴子暗物质模型。PAMELA数据与中性伴子质量$600\sim 2000$ GeV和寿命$\sim 10^{26}$秒拟合良好。我们还证明了质量在2TeV左右的中性伴子可以同时拟合PAMELA和ATIC数据。
2008-11-26 astro-ph hep-ph
Diffuse MeV Gamma-rays and Galactic 511 keV Line from Decaying WIMP Dark Matter
高纬度地区弥漫的MeV伽马射线辐射和来自银河系隆起的511 keV线通量的起源是不确定的。以前的研究已经引用了暗物质物理学来独立地解释这些观测结果，尽管还没有人能够在弱相互作用大质量粒子（WIMP）的良好框架内解释这两种发射。在这里，我们使用一个不稳定的WIMP暗物质模型，以表明它实际上是可能的，同时调和这两个观测，并在此过程中显示出一个显着的巧合：衰变暗物质与MeV的质量分裂可以解释这两个观测，如果正电子和光子产生类似的分支分数。我们用一个不稳定的branon来说明这个想法，branon是一个标准的WIMP暗物质候选者，出现在具有大额外维度的膜世界模型中。我们表明，因为通过三体末态衰变的branons，他们是另外不受约束的银河兆电子伏的伽马射线线搜索。因此，这种不稳定的长寿命暗物质粒子提供了新颖而独特的特征，可以通过未来对MeV伽马射线的观测进行测试。
2008-01-04 astro-ph hep-ph
Cosmology with dark energy decaying through its chemical-potential contribution
热力学也要求考虑暗能量的量子，这就把暗能量的化学势引入了宇宙学方程。分离其主要贡献，我们得到的解决方案与暗能量衰减到物质或辐射。当占主导地位时，它们的能量密度逐渐趋于一个恒定的比例，解释了今天的暗能量-暗物质的巧合，并与超新星红移数据一致。
2007-12-29 astro-ph
Constraints on the parameters of radiatively decaying dark matter from the dark matter halo of the Milky Way and Ursa Minor
本文改进了以前对无菌中微子形式的暗物质参数的限制。这些结果是在没有观测到银河系X射线光谱中的DM衰变线的情况下获得的（使用最近的XMM-牛顿PN空白天空数据）。我们还提出了一个类似的约束来自最近的XMM-牛顿观测小熊座-黑暗，X射线安静的矮球状星系。新的银河系数据改善了现有的限制（质量约为3.5 keV的数量级）。虽然小熊座的观测数据相对较差，但其约束条件与最近使用大麦云或M31的观测结果相当。这证实了最近的一项提议，即MW矮卫星是DM搜索的非常有趣的候选者，并且应该为此目的进行专门的研究。
2007-05-29 astro-ph hep-ph
Constraints on decaying Dark Matter from XMM-Newton observations of M31
利用仙女座星系（M31）的XMM-牛顿EPIC谱，推导出辐射衰减暗物质（DM）粒子参数的约束条件。利用M31外围（5 '-13'）部分的观测，我们改进了现有的约束条件。对于无菌中微子DM的情况，结合我们的约束条件和Dodelson-Widrow（DW）方案中最新的无菌中微子丰度计算结果，我们得到了质量下限ms < 4 keV，这比最近由Aesthetal.（2007）[hep-ph/0612182]得到的ms < 6 keV更强.将该极限与Viel等人（2007）[arXiv：0709.0131]（m_s > 5.6 kev）的莱曼α森林分析的最新结果进行比较，我们认为排除了所有DM都是通过DW机制产生的情况。然而，我们讨论其他的生产机制，并指出，不育中微子仍然是一个可行的候选人的暗物质，无论是温暖或寒冷。
2008-09-10 astro-ph hep-ph
A Decaying Ultra Heavy Dark Matter (WIMPZILLA): Review of Recent Progress
综述了近年来关于衰变超重暗物质存在的理论和观测动机。我们表明，目前的数据从超高能宇宙射线（UHECR）和SN - Ia是兼容的UHDM的相对较短的寿命。
2000-07-26 astro-ph
Superparticle Mass Window from Leptogenesis and Decaying Gravitino Dark Matter
引力子暗物质，连同热稀薄生成，意味着超粒子质量的上限。在R宇称破缺的情况下，原始核合成的约束自然得到满足，衰变的引力子导致高能宇宙射线的特征信号。我们分析了在大统一尺度下具有普遍边界条件的超引力模型的含义。与低能观测值一起，我们得到了一个超粒子质量的窗口，这将很快在大型强子对撞机上被探测到，以及一个允许的再加热温度范围。
2008-11-28 astro-ph hep-ph hep-th
Late Decaying Dark Matter, Bulk Viscosity and the Cosmic Acceleration
我们讨论的宇宙学中，冷暗物质开始衰变到相对论粒子在最近的一个纪元（z < 1）。我们表明，大的熵产生和相关的体积粘度从这样的衰变导致加速宇宙学所需的观测。我们调查的影响衰减冷暗物质在一个λ = 0，平坦，最初的物质主导的宇宙学。我们表明，该模型满足宇宙学约束的红移距离关系的Ia型超新星。这种模型中的年龄也与最古老的恒星和球状星团的限制相一致。这种晚期衰变的暗物质的可能候选者被提出，并对这种宇宙学范式进行了额外的观测测试。
2008-01-06 astro-ph
Non-thermal Production of Dark Matter from Late-Decaying Scalar Field at Intermediate Scale
我们研究非热暗物质生产后期衰变的标量场，特别注意D=5的非重整化运营商，通过该标量场衰减到标准模型粒子和它们的超伙伴。我们表明，几乎相同数量的超粒子的粒子通常产生的衰变。为了避免引力子产生过剩的问题，衰变倾向于通过与中间截止尺度M << M_P的相互作用进行。轴子的玻色子超对称伙伴，即，Saxion被提出作为这种后期衰减的标量场的自然候选。我们发现在弱标度和轴子衰变常数F_A = O（10^{9-12}）GeV附近，对于质量为O（100）GeV的介子质量，可以得到适量的wino/higgsino暗物质.
2006-06-26 astro-ph hep-ph hep-th
Bulk Viscosity, Decaying Dark Matter, and the Cosmic Acceleration
我们讨论的宇宙学中，冷暗物质粒子衰变成相对论粒子。我们认为，这种衰变可能会自然地导致宇宙流体的体积粘度。对于衰变寿命与现在的哈勃年龄相当的宇宙来说，这种体粘滞性作为一种有效的负压进入宇宙能量方程。我们调查这个负压是否有足够的大小来解释观测到的宇宙加速。我们发现，一个单一的衰变物种在一个平坦的，暗物质占主导地位的宇宙学没有宇宙学常数不能重现所观察到的震级红移关系从Ia型超新星。然而，延迟的体积粘度，可能是由于级联的衰变粒子可能能够占明显的宇宙加速的一个重要部分。这种情况下可能的候选非相对论粒子包括不育中微子或规范介导的衰变超对称粒子。
2006-09-25 astro-ph
Decaying Dark Energy in Higher-Dimensional Gravity
我们使用观测宇宙学的数据来限制广义相对论的高维扩展，其中有效的四维暗能量密度（或宇宙学“常数”）随时间衰减。特别是，我们研究这种衰减的暗能量的宇宙年龄，大尺度结构的形成，大爆炸核合成和Ia型超新星的星等红移关系的影响。其中两个测试（年龄和星等-红移关系）对理论的自由参数（类似于德西特半径的宇宙学长度尺度L）设定了适度的下限。如果超新星星等的实验不确定性可以在z=1附近降低，这些极限将得到改善。
2007-07-20 astro-ph
Cosmic Equation of State, Quintessence and Decaying Dark Matter
如果CDM粒子衰变并且它们的寿命与宇宙的年龄相当，它们可以修改它的状态方程。通过数值模拟结果与高红移超新星-Ia观测结果的比较，我们证明了这一假设与目前的数据是一致的。用常数$w_q$拟合最简单的精华模型得到$w_q \lesssim -1$。我们表明，宇宙学常数或与$w_q \sim -1$和衰减的暗物质的精华物质的宇宙有一个有效的$w_q < -1$和适合SN数据比稳定的CDM或与$w_q > -1$的精华模型。
2000-08-07 astro-ph
Quintessence From a Decaying Dark Matter
一个已知的事实是，具有$w_q < -1$的精粹模型比具有宇宙学常数或$w_q > -1$的模型更好地拟合公开可用的超新星（SN）Ia型数据。有两类模型具有这种性质：非常规动力学项的标量场模型和宇宙学常数和缓慢衰减的冷暗物质（CDM）模型。在这项工作中，我们调查的可能性，取代宇宙学常数在后者的模型与逐渐凝聚的标量场的衰变过程中产生的CDM，并提出了一些初步的结果。这类模型相对于通常的经典模型的优点在于，暗能量的演化与CDM的演化是相关的，宇宙学符合问题被解决或至少被简化为衰变CDM与经典场之间耦合的微调，即层次问题。在这里，我们表明，这些模型的参数空间的一部分是一致的宇宙学参数与目前的估计。
2003-01-31 astro-ph
