Stau-catalyzed $^6$Li Production in Big-Bang Nucleosynthesis
如果引力子的质量在几个GeV到几十个GeV的范围内，标量轻子X（如斯陶）很可能是下一个最轻的超对称粒子。带负电荷的长寿命X^-可能与核A形成库仑束缚态（AX），并可能通过催化熔合过程影响大爆炸核合成。通过精确求解He 4，d，X三体系统的薛定谔方程，计算了Li 6催化聚变（He 4 X^-）+ d \to Li 6 + X^-的产生截面.我们利用国家的最先进的耦合通道方法，这是已知的是非常准确地描述其他三体系统的核和原子反应。强调了在聚变过程中使用适当的核势和精确处理量子隧穿的重要性。我们发现，在对应于T=10 keV的伽莫夫峰的天体物理S-因子为0.038 MeV谷仓。这导致来自催化过程的Li 6丰度为Li 6|_{CBBN} \simeq 4.3 \times 10^{-11}（D/2.8 \times 10^{-5}）（[ n_{X^-} /s]/10^{-16}）。本文还讨论了这一结果的粒子物理意义。
2007-02-27 astro-ph hep-ph nucl-th
Gravitino dark matter and the lithium primordial abundance within a pre-BBN modified expansion
我们提出了超对称的情况下，在一个非标准模型的宇宙学与暗组件在前BBN时代的引力子LSP和Stau NLSP。在宇宙学标准模型的背景下，引力子LSP引起了相当多的关注，因为它是暗物质的一个很好的候选者。它产生于膨胀后再加热时的散射过程和状态的衰变。由于寿命很长，Stau在大爆炸核合成过程中衰变。它受到轻元素丰度的强烈限制，但可以解决已知的“BBN锂问题”。它需要相当大的状态$\mstau \gtrsim 1 \unit{TeV}$，并对再加热温度$T_R \simeq 10^7\unit{GeV}$设定上限，这不满足热稀薄生成的要求。对于非标准宇宙学的情况下，再加热温度约束可以强烈放松$T_R\gg 10^9 \unit{GeV}$和锂-7的问题解决了一个典型的质量为$\mstau \sim 600-700 \unit{GeV}$和下到$\sim 400 \unit{GeV}$与一个非常重要的黑暗的组成部分，可以使可能的生产和检测在大型强子对撞机。
2011-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Gravitino Problem in Gauge-Mediated Supersymmetry Breaking Models
我们研究了规范介导的超对称破缺模型中的宇宙学引力子问题，其中引力子通常成为最轻的超对称粒子（LSP）。为了避免稳定引力子的过闭合，膨胀$T_R$的再加热温度应足够低。此外，如果引力子的质量大于100 MeV，那么次超光速粒子（NLSP）衰变为引力子可能会灾难性地改变大爆炸核合成理论（BBN）预测的轻元素丰度。我们考虑的情况下，其中较轻的stau是NLSP和推导宇宙学约束的BBN上的stau NLSP衰变。我们得到了一个较严格的引力子质量下限，它比目前实验上的$m_{\staul} > 90$ GeV的引力子质量下限为$m_{3/2} \gsim 5$ GeV.这个下限，加上对稳定引力子的过闭合约束，给出了$T_{R}$的上限。我们发现，对于$m_{3/2} \simeq 5$-100 GeV，再加热温度可高达$10^9$ -- $10^{10}$ GeV.
2000-08-15 hep-ph
Big-bang nucleosynthesis with a long-lived CHAMP including He4 spallation process
在超对称标准模型中提出了长寿命Stau引起的氦-4衰变过程，并研究了该过程对轻元素丰度的影响。我们表明，只要氦-4的自旋过程的相空间是开放的，它们比stau催化聚变更重要，因此限制了stau属性。这个演讲是基于作品（Jittoh等人，2011年）。
2012-09-10 hep-ph
Big-Bang Nucleosynthesis Reactions Catalyzed by a Long-Lived Negatively Charged Leptonic Particle
用精确的量子三体方法计算了由长寿命的带负电荷的大质量轻子粒子（称为X^-）如超对称粒子（SUSY）Stau催化的新型大爆炸核合成（BBN）反应.本文研究的反应包括：（4 He X）+d -> 6Li+X的4 He转移反应，（7 Be X）+ p ->（8BX）+ γ的辐射俘获反应，（7 Li X）+ p -> 4 He +4 He +X的三体分裂反应，（pX）+4 He->（4 He X）+p的电荷交换反应，以及v）中子诱导反应，例如（8Be X）+ n -> 9 Be +X，其中（AX）表示核A和X^-的库仑束缚态。在最近的论文中，已经声称某些催化的BBN反应具有显著大的截面，从而显著改变某些元素的丰度，不仅解决了6Li-7 Li问题，（计算出6Li的生产不足1000倍，7 Li +7 Be的生产过剩近3倍）但也对X^-的寿命和原始丰度施加了严格的限制。然而，大多数文献中的这些反应截面的计算是假设过于幼稚的模型或近似，不适合复杂的低能核反应。我们使用作者开发的高精度少体计算方法，并提供这些催化BBN反应的精确截面和速率用于BBN网络计算。
2009-06-13 astro-ph hep-ph nucl-th
CBBN in the CMSSM
催化大爆炸核合成（CBBN）可以导致引力子暗物质中^6 Li的过量产生，在这种情况下，较轻的Stau是最轻的标准模型超伴子。基于对催化^6Li生成截面的最新结果的处理，我们在约束最小超对称标准模型（CMSSM）的框架内更新了所得的约束。我们面对我们的数值计算结果与最近推导的保守限制的高吉诺质量参数和再加热温度。
2007-10-24 hep-ph
Metastable Charged Sparticles and the Cosmological Li7 Problem
本文研究了亚稳态带电粒子对大爆炸核合成（BBN）的影响，包括束缚态反应速率和化学效应。我们做了一个新的分析BBN中最突出的轻核带负电荷的大质量粒子的束缚态，并提出了一个新的代码来跟踪它们的丰度，特别注意的是Li 7。作为一个例子，假设引力子是最轻的超对称粒子（LSP），而较轻的stau_1是标准模型的约束最小超对称扩展（CMSSM）中亚稳次轻的超对称粒子，我们分析了引力子质量的代表值对标准BBN中stau_1束缚态和衰变丰度的可能影响。考虑到在大型强子对撞机的希格斯玻色子的发现所施加的CMSSM参数空间的约束，我们描绘的区域中，适合测量的轻元素丰度是在标准的BBN一样好。我们还确定了CMSSM参数空间中的束缚态性质，化学和衰变的亚稳态带电sparticles可以解决宇宙学的Li 7问题的区域。
2012-09-06 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino Dark Matter in the CMSSM With Improved Constraints from BBN
在约束MSSM的框架下，我们重新研究引力子作为宇宙中最轻的超伴子和冷暗物质的候选者。与最近的其他研究不同，我们包括了热贡献，其文物人口从散射等离子体和非热的中性伴子或斯陶衰变后冻结-了。相对于以前的分析[1]，我们更新，扩展和大大改善我们的治疗从观察到的轻元素丰度的额外的能量释放在BBN与晚期引力子生产的约束。假设引力伴子的质量在GeV到TeV的范围内，并且对于其他超对称参数的自然范围，中性伴子区域被排除在外，而对于较小的引力伴子质量值，它再次成为允许的。引力子遗迹丰度是一致的观测约束冷暗物质从BBN和CMB在一些定义明确的领域的斯陶地区，但在大多数情况下，只是由于占主导地位的贡献的热人口。这意味着，根据引力子的质量，一个足够大的再加热温度。如果$\mgravitino>1$ GeV，则$T_R>10^7$ GeV，如果BBN和其他约束允许，但对于轻引力子，如果$\mgravitino>100$ keV，则$T_R>3\times 10^3$ GeV。另一方面，主要来自BBN的约束意味着上限$T_R \lsim {a few}x 10^8\times10^9$ GeV，这似乎与热leptogenesis不一致。最后，大多数优选的STAU区域对应于作为假真空的物理真空。这种情况可以在大型强子对撞机上进行部分探测。
2007-07-06 astro-ph hep-ph
Big-Bang Nucleosynthesis and Gravitino
我们得到大爆炸核合成（BBN）的限制不稳定和稳定的引力子考虑到最近的进展，在理论研究的BBN过程，以及原始轻元素丰度的观测。在不稳定引力子的情况下，假定原初引力子主要由热粒子的散射过程产生，我们设定了再加热温度的上限。对于稳定的引力伴子，我们把Bino、Stau和sneutrino看作次轻的超对称粒子，并得到了它们性质的限制。与以往的工作相比，我们改进了以下几点：（i）我们使用了最近的观测数据;（ii）对于引力子的产生，我们考虑了纵向分量的贡献;（iii）对于不稳定的长寿命Stau，我们通过求解Boltzmann方程精确地估计了Stau的束缚态效应。
2008-04-23 astro-ph hep-ph
Bound-State Effects on Light-Element Abundances in Gravitino Dark Matter Scenarios
如果引力子是最轻的超对称粒子，而寿命最长的次轻粒子（NSP）是τ轻子的带电伙伴，那么它可能是亚稳态的，并与几个核形成束缚态。这些束缚态可能会影响Li 6和Li 7的宇宙学丰度，通过提高核速率，否则将被强烈抑制。我们认为，这些增强率的影响，最终产生的大爆炸核合成（BBN），包括注入电磁和强子能量的BBN期间和之后的丰度。我们计算了中性伴子和Stau NSP的主要两体和三体衰变，并使用PYTHIA事件发生器和级联方程模型的电磁和强子衰变产物。一般来说，束缚态的引入使轻元素丰度进一步偏离其观测值;然而，对于参数空间的小区域，束缚态效应可以使锂丰度特别与观测值更好地一致。我们发现，在寿命大于10^3-10^4 s的NSP状态的区域，Li 6和Li 7的丰度远远超过观测所允许的丰度。对于较短的寿命为1000秒，我们评论的可能性，在最小的超对称和超重力模型，Stau衰变可以减少锂7丰度从标准BBN值，而在同一时间提高锂6丰度。
2006-08-26 astro-ph hep-ph
Stau relic density at the Big-Bang nucleosynthesis era consistent with the abundance of the light element nuclei in the coannihilation scenario
在最小超对称标准模型的共湮灭方案下，计算了大爆炸核合成（BBN）时代开始时的Stau残余密度。在这种情况下，stau可以是长寿命的，并与原子核形成束缚态。通过将残余星密度的计算与对残余星密度有很强依赖性的轻元素丰度观测联系起来，对MSSM参数空间进行约束。暗物质丰度和轻元素丰度的理论预测与观测结果的一致性要求较轻的Stau和最轻的中性伴子的质量差在100 MeV左右，Stau质量在300 - 400 GeV之间，左右手Stau的混合角为$\sinθ_τ = (0.65 \textrm{--} 1)$。
2010-01-11 astro-ph.CO hep-ph
Study of Metastable Staus at Linear Colliders
我们考虑的情况下，最轻的sparticle（LSP）是引力子和次轻sparticle（NLSP）是一个亚稳态。我们研究了在ILC和CLIC能量下e^{+}e^{-}湮灭中Stau对的产生。除了三个最小的超引力（mSUGRA）基准方案之前提出的，我们考虑了一个新的高质量的情况下，由Stau束缚态催化的影响产生的{6，7}锂丰度符合天体物理数据比标准的大爆炸核合成。这种情况只能在CLIC能量下探测。在每一种情况下，我们展示了如何可以确定从测量的总stau对生产截面与偏振光束，以及在stau衰变的tau偏振的stau混合角。使用现实的ILC和CLIC光度谱，我们找到了每种情况下的质心能量，使βγ< 0.4的状态数最大化，这可能被困在一个通用的检测器。这种缓慢移动的状态的主要来源一般是对生产和级联衰变的较重的sparticles具有较高的阈值，和最佳的质心能量通常大大超过2 m_{\tildeτ_1}。
2008-03-18 hep-ex hep-ph
Big-bang nucleosynthesis with a long-lived charged massive particle including $^4$He spallation processes
在超对称标准模型中提出了长寿命Stau引起的氦-4衰变过程，并研究了该过程对轻元素丰度的影响。我们表明，只要氦-4的自旋过程的相空间是开放的，它们比stau催化聚变更重要，因此限制了stau属性。
2011-06-15 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Late Energy Injection and Cosmological Constraints in Axino Dark Matter Scenarios
考虑到后期能量注入的影响，我们研究了大爆炸核合成（BBN）的约束与长寿命的带电slepton的轴突暗物质的情况。我们计算四体slepton衰变到axino，轻子，和夸克反夸克对，因为他们管理后期强子能量注入和相关的BBN约束。对于超对称强子轴子模型，我们提出了强子BBN约束，并表明它们可以比通过slepton束缚态形成催化BBN的限制。从强子和电磁能量释放的BBN约束，我们发现新的上限Peccei-Quinn规模。
2009-12-14 astro-ph.CO hep-ph
Bridging the primordial A=8 divide with Catalyzed Big Bang Nucleosynthesis
亚稳态带电粒子X^-对核反应的催化作用为原初生成A>7的元素提供了可能性。我们计算了^9 Be的丰度，其中合成是由（^8 Be X^-）束缚态的形成介导的，发现比标准的BBN预测值：^9 Be/^1 H = 10^{-13} \times（Y_X/10^{-5}）有显著的提高。因此，对低金属丰度^9Be丰度的观测为许多预测X^-的粒子物理模型（包括超对称模型的变体）提供了一个独特的灵敏度探测器。通过比较原始^6 Li和^9 Be的催化增强丰度，我们发现^9 Be/^6 Li =（2-5）\times 10^{-3}的关系式适用于很宽的X^-丰度和寿命范围。
2007-12-05 astro-ph hep-ph nucl-th
A Re-analysis of Gravitino Dark Matter in the Constrained MSSM
我们在约束MSSM的框架下重新考虑引力子作为暗物质。我们包括几个最近提出的改进：（i）热生产的引力子，（ii）强子谱的计算从NLSP衰变和（iii）BBN计算包括Stau束缚态效应。在大多数情况下，我们发现一个上限的再加热温度$\treh\lsim {\rm a few}\times 10^7\gev$从过量生产的$^6{\rm Li}$从结合态效应。我们还发现$3\times10^4 \sec$的稳态寿命有一个上限，它比通常用来避免束缚态催化效应的简单极限$5\times 10^3 \sec$大了近一个数量级。当我们在${^6}{\rm Li}/{^7}{\rm Li}$上使用更保守的束缚时，$\treh$上的束缚被放宽到$\lsim {\rm a few}\times 10^8\gev$，在这种情况下，在$\sim 100\gev$上出现了一个新的小质量区域和更长的寿命。这样一个低质量的区域可以很容易地在LHC上进行测试。
2009-11-11 astro-ph.CO hep-ph
Collider signatures of gravitino dark matter with a sneutrino NLSP
对于具有守恒R宇称和GeV质量的引力子暗物质，大爆炸核合成的非常强的约束排除了流行的NLSP候选者，如中性伴子和带电的slepton。因此，在这封信中，我们提请注意sneutrino NLSP的情况，这是自然实现的背景下，高吉诺调解。我们发现有趣的对撞机签名，其特征在于软射流或轻子由于小sneutrino-斯陶质量分裂。此外，最轻的中性伴子可以有可见的衰变为Staus，在参数空间的某些部分也可以衰变为电子子和太阳子。我们还显示了共湮灭效应的BBN约束的评价的重要性。
2007-08-06 astro-ph hep-ph
Upper Limits on the Peccei-Quinn Scale and on the Reheating Temperature in Axino Dark Matter Scenarios
考虑长寿命带电slepton的轴ino冷暗物质情形，研究了暗物质密度和大爆炸核合成（BBN）对Peccei-Quinn标度fa和再加热温度TR的约束.对于与大尺度结构相容的轴子质量，m_axino \gtrsim 100 keV，当f_a > 3 × 10^12 GeV时，温度高于10^9 GeV是可行的。我们计算了强子轴子模型中的slepton寿命。在主要衰变模式被双回路抑制的情况下，该寿命可以足够大以允许导致锂-6和铍-9的催化BBN的原始束缚态。这意味着f_a和T_R的新上限取决于大型强子对撞机将要探测的量。
2009-08-21 astro-ph.CO hep-ph
Destruction of 7Be in big bang nucleosynthesis via long-lived sub-strongly interacting massive particles as a solution to the Li problem
我们确定的反应，破坏7Be和7Li在大爆炸核合成（BBN）的情况下，BBN催化的一个长寿命的次强相互作用的大质量粒子（次SIMP或X粒子）。只有当一个X粒子与一个核子之间的相互作用强度比两个核子之间的相互作用强度弱到一定程度时，与核的非辐射X俘获相关的破坏才能实现，该程度取决于X的质量。以X粒子的质量和与原子核的相互作用强度为输入参数，计算了X粒子与原子核的结合能。与X有关的核反应速率被简单地估计，并被用于计算核丰度的演变。我们认为，7Li的问题，这可能与尚未认识到的粒子过程中操作BBN，可以解决，如果X粒子与原子核相互作用强到足以驱动7Be破坏，但不足以形成一个束缚态与4He的相对角动量L=1。这种情况的理由，严格计算反应速率使用量子力学多体模型是非常可取的，因为这个结果涉及许多重大的不确定性。
2011-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino Dark Matter and the Cosmic Lithium Abundances
本文分析了粒子物理标准模型的超对称扩展，假设引力子是最轻的超对称粒子，并在大爆炸核合成过程中次轻粒子衰变为引力子。特别强调的是他们的潜力，以解决“锂7问题”，一个明显的因素2-4过剩生产的锂7在标准大爆炸核合成（BBN），他们的生产宇宙学上重要的量的锂6，以及由此产生的引力子暗物质密度在这些模型。与先前的研究相比，该研究包括几项改进。本文对约束最小超对称标准模型中的重引力子进行了重新分析，而对规范介导超对称破缺情形中的轻引力子进行了首次研究。证实了NLSP态衰变为重引力子，在产生所有暗物质的同时，可能同时解决Li 7问题。对于NLSP衰变时间~ 1000秒，这种情况也导致宇宙学上重要的Li 6（可能还有Be 9）丰度。然而，由于这种情况需要大于1 TeV的能量，它们可能无法在LHC上测试。发现NLSP状态衰变为轻引力子可能导致Li 6（和Be 9）的显著丰度，而NLSP中性伴子衰变为轻引力子可能解决Li 7问题。尽管这两种情况都可以在大型强子对撞机上得到验证，但它们可能不会导致大部分暗物质的产生。一节的文件概述了颗粒的性质，需要显着减少锂7丰度，和/或提高锂6（可能是9）的丰度，由任意的遗物粒子的衰变。
2009-03-13 astro-ph.CO hep-ph
A 119-125 GeV Higgs from a string derived slice of the CMSSM
最近的实验提示，一个相对较重的希格斯粒子的质量在119-125 GeV的范围内有利于超对称的情况下，一个大的混合停止质量矩阵。已经表明，这是可能的约束最小超对称标准模型（CMSSM），但只有一个非常具体的三线性参数和软标量质量之间的关系，有利于A ~-2米的一个相对较轻的光谱，和相当大的值tan（β）。我们在这里描述了一个字符串派生的计划，其中第一个条件是自动的，第二个出现的结果，实施辐射EW对称性破缺和可行的中性伴子暗物质与WMAP的约束。更具体地说，我们认为模占主导地位的超对称性打破II型字符串紧化，并表明，它导致一个非常预测CMSSM样的计划，由于背景通量的小偏差。施加上述约束仅留下一个自由参数，其对应于总体比例。我们表明，在这个结构$A=-3\sqrt{2}m\approx -2m$和允许的参数空间tan（β）=38-41，导致119 GeV < m_h < 125 GeV。我们确定了该模型的可探测性，并表明LHC可以在7（8）TeV、5（2）fb^-1的光度下开始探测该模型，而在14 TeV和25 fb^-1的能量下，整个参数空间都是可探测的。此外，这种情况下可以托管具有正确属性的长寿命stau，以导致催化的BBN。最后，我们认为，人择论证可能有利于希格斯质量的最高值，这是与中性伴子暗物质，即，m_h~ 125GeV.
2012-04-25 hep-ph hep-th
