Revisiting signatures of thermal axions in nonstandard cosmologies
本文利用连续平滑的胶子与光子耦合相互作用速率，重新研究非标准宇宙学中强子型热轴子的形成，改进低温再加热限制并首次约束早期物质主导情景。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Signatures of a hidden cosmic microwave background
如果有一个隐藏的光子--即在隐藏的扇区中的轻阿贝尔规范玻色子--它与标准光子的动力学混合可以产生隐藏的宇宙微波背景（hCMB）。对于meV质量，共振光子隐藏光子振荡发生在核合成（BBN）之后，但在CMB去耦之前，增加了中微子的有效数量，但也增加了重子与光子的比例。目前BBN和CMB数据之间的协议提供了新的约束动力学混合。然而，如果包括莱曼α数据，则中微子的有效数量优选大于3。很容易用hCMB来解释这种效应。有趣的是，所需的参数将在不久的将来通过实验室实验进行测试。
2008-04-25 astro-ph hep-ph
Constraining pre Big-Bang-Nucleosynthesis Expansion using Cosmic Antiprotons
大量的暗能量模型和非标准宇宙学预测了早期宇宙中哈勃速率的增强：完全可行的模型，满足大爆炸核合成（BBN），宇宙微波背景和广义相对论测试，可能导致哈勃速率的增强达到许多数量级。在本文中，我们表明，强边界上的前BBN演化的宇宙可能会得出，假设暗物质是一个热遗迹，结合暗物质遗迹密度约束来自生产的宇宙射线反质子的银河系中的暗物质湮灭。我们得到的限制可以是相当大的，并适用于周围的暗物质去耦的温度的哈勃速率。对于质量小于100 GeV的暗物质，哈勃速率增强的范围从几倍到30倍不等，这取决于实际的宇宙学模型，而对于质量为500 GeV的暗物质，该范围落在50-500之间。讨论了边界推导中的不确定性和边界变松的情况。最后，我们讨论这些限制如何适用于一些具体的实现非标准宇宙学：标量张量引力模型，kination模型和兰德尔Sundrum D膜模型。
2006-05-26 astro-ph hep-ph
An Enhanced Cosmological Li6 Abundance as a Potential Signature of Residual Dark Matter Annihilations
在大爆炸核合成（BBN）期间和之后残留的晚期暗物质粒子湮灭可能会改变预测的轻元素宇宙学丰度。在约束的最小超对称扩展的标准模型（CMSSM）与中性子LSP，我们发现可以忽略不计的影响氘，氦3，氦4和锂7预测均匀BBN的丰度，但潜在的一个大的增强预测的丰度锂6。这种增强可能是两个数量级的焦点WMAP带和共湮灭和漏斗区的大tan β小m_{1/2}，效果仍然是显着的大m_{1/2}。然而，潜在的锂6增强是可以忽略不计的一部分，共湮灭带的tan β = 10的生存最新的大型强子对撞机的约束。\li 6丰度的类似增强也可以在具有共同的非通用希格斯质量的模型（NUHM 1）中找到。
2011-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino Dark Matter with Broken R-parity
引力子暗物质在大爆炸核合成（BBN）时，由于次锂超对称粒子（NLSP）的存在而面临潜在的宇宙学问题。一个非常简单的，虽然激进的解决方案，以避免所有这些问题包括假设R-宇称轻微违反，因为在这种情况下，NLSP衰变之前的BBN的发病。值得注意的是，即使引力子在这种情况下不再稳定，它仍然是一个非常有希望的暗物质候选者。在这次演讲中，我们回顾了这种情况的动机，我们提出了一个模型，自然产生的R-宇称破缺参数的正确大小，以产生一个一致的宇宙热历史，同时满足所有的实验室和宇宙学界限的R-宇称破缺。我们还讨论了可能的签名，这种情况下在伽马射线天文台和对撞机。
2007-10-16 hep-ph
Higgs portal dark matter in non-thermal cosmologies
通过希格斯门算符的湮灭，一个具有残余密度的标量粒子是暗物质的一种简单而最小的可能性。然而，假设一个热宇宙学的历史，这个模型被排除在大部分的参数空间的对撞机和直接检测的限制。我们表明，在理论与非热宇宙学历史的希格斯门户暗物质是可行的广泛的暗物质质量和价值观的门户耦合，逃避现有的限制。特别是，我们专注于弦论的动机的情况下，一段时间的后期物质的统治，由于光模量的衰减率，被抑制的普朗克尺度。质量< GeV的暗物质可能没有额外的隐藏扇区状态，这可能具有天体物理学相关的自相互作用。我们还研究了这些模型在未来的直接，间接和对撞机实验的签名。在高光度LHC或e+ e对撞机上对不可见希格斯衰变的探测可以覆盖低质量暗物质相当大比例的参数空间，未来的直接探测实验将起到补充作用。
2018-04-18 hep-ph
Degeneracy between CCDM and $Λ$CDM cosmologies
在线性微扰水平上研究了冷暗物质宇宙学模型的产生。显式计算的偏度和结果进行比较，从$Λ$ CDM模型。它明确表明，这两个模型具有相同的签名的偏度，不能区分使用这个观察。
2014-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hot New Early Dark Energy bridging cosmic gaps: Supercooled phase transition reconciles (stepped) dark radiation solutions to the Hubble tension with BBN
本研究提出基于暗希格斯一阶相变的热新型早期暗能量模型，通过复合前两次相对论自由度增加缓解哈勃张力，且符合BBN限制，还预言了可观测的引力波等信号。
2024-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Non-standard cosmic expansion histories: Neutrino decoupling and primordial nucleosynthesis signatures
本研究探讨非标准宇宙膨胀历史中超硬流体的影响，发现中微子退耦和原初核合成观测对这类模型提供约束，其中氦-4丰度测量最严格，未来改进可测试其显著效应区域。
2024-02-09 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
WIMP and FIMP dark matter in the inert doublet plus singlet model
我们考虑多组分暗物质模型，其中一个暗物质组分是弱相互作用（FIMP），而第二个是弱相互作用（WIMP）。该模型包含一个惰性标量双峰和一个复杂的标量单峰，并具有离散的$Z_4$对称性。我们确定的参数空间，满足理论约束，碰撞机的约束，遗迹密度以及直接和间接的检测限。我们讨论了通过对撞机和天体物理学研究来探测该模型的可能性。我们发现FIMP可能是占主导地位的DM分量，在这种情况下，WIMP的天体物理特征被大大抑制。我们还探讨的情况下，双峰可以衰减成对的单峰只留下一个DM组件，FIMP。这些场景受到BBN的限制，最好在对撞机上进行探索，因为天体物理特征被抑制了。
2022-05-09 hep-ph
Dark Matter Microhalos in the Solar Neighborhood: Pulsar Timing Signatures of Early Matter Domination
脉冲星计时提供了一种灵敏的小尺度结构探测器。由不均匀环境引起的引力扰动在脉动阶段可以表现为可检测的扰动。因此，脉冲星计时阵列被提议作为$10^{-11} M_\odot$质量尺度上的暗物质子结构的探测器。由于小尺度质量分布与早期宇宙物理学有关，因此脉冲星计时可以限制大爆炸核合成（BBN）之前的热历史，这一时期在很大程度上尚未探测。在这里，我们探讨脉冲星定时阵列的前景，以检测由早期物质支配（EMD）BBN之前的一段时间的印记暗子结构。EMD放大了密度的变化，导致了地球质量以下的高密度暗物质微晕。我们使用最近开发的半解析模型来表征EMD引起的微晕的分布，我们评估在何种程度上可以检测到这些微晕引起的脉冲星时序失真。广义地说，我们发现子0.1- $μ$的定时噪声残差是探测EMD所必需的。然而，与10纳秒的残差，脉冲星定时阵列只有70个脉冲星可以检测到的证据EMD时代的观测时间为20年，如果再热温度是10兆电子伏的顺序。在40年的观测时间里，脉冲星定时阵列可以探测高达150 MeV的EMD再热温度。
2022-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Large scale structure in non-standard cosmologies
研究了Dvali，Gabadadze和Porrati的膜致引力模型（DGP）和Freese和Lewis的卡达西模型中大尺度结构的生长.讨论了非标准Friedman方程和能量密度的正规连续性方程模型中涨落增长的一般计算方法。线性和非线性增长的研究，连同他们的观测签名高阶统计量和丰富的崩溃对象。一般来说，在z ~ 1处表现出相似宇宙加速的模型，对于大尺度密度涨落，如σ_8、星系团丰度或高阶统计量，如与线性归一化无关的归一化偏度S_3，可以产生相当不同的归一化结果。例如，对于Omega_M ~ 0.22的平坦宇宙，DGP和标准Cardassian宇宙学预测的星系团分别是z=1.5时标准Lambda模型的2倍和3倍。当标准化到CMB波动时，sigma_8振幅降低了百分之几十。我们还发现，对于有限的红移范围，某些模型（例如q>1的修改多变卡达西模型）中的线性增长率可能比爱因斯坦-德西特宇宙中的更快。偏度S_3的值被发现有高达~ 10%的变化（向上或向下）从模型到模型。
2003-03-24 astro-ph hep-ph hep-th
Dynamical Matter-Parity Breaking and Gravitino Dark Matter
已知具有GeV质量的引力子构成暗物质的情况与高再加热温度处于紧张状态，例如热稀薄生成所要求的。这种张力来自NLSP的寿命，它可以破坏标准原始核合成的成功预测。然而，一个小的违反物质宇称可以为NLSP打开新的衰变通道，避免BBN问题，同时与实验宇宙线约束兼容。本文提出了一个模型，在这个模型中，我们假定嵌入U（1）_{B-L}规范对称性中的物质宇称在低尺度下在一个隐藏扇区中动态破缺。这可以自然地解释在可见光区宇称破缺的微小性。我们讨论了相应的伪Nambu-Goldstone模式的B-L打破在隐藏的部门的动力学，我们评论典型的宇宙线和对撞机签名在我们的模型。
2010-08-02 hep-ph
Exploring Bouncing Cosmologies with Cosmological Surveys
根据最近来自天空的观测数据，我们最近在理论宇宙学领域有两个重要的方向。首先，我们现在能够利用目前的观测，如普朗克和BICEP 2数据，来检验几十年前标准暴胀$Λ$ CDM的理论预测。其次，我们可以寻找新的宇宙学特征，作为探索标准宇宙范式之外的物理学的一种方式。特别是，早期宇宙模型的一个子集承认一个非奇异的反弹解决方案，试图解决大爆炸奇点的问题。近年来，这些模型取得了一系列重大发展，特别是在微扰框架方面，这些框架对当前和未来观测中可能可见的宇宙学特征做出了全新的预测。在这篇文章中，我们提出了两个非常早期的宇宙物理学的代表性范例。第一种是所谓的新物质（或物质爆炸）反弹场景，在这种场景中，宇宙从物质主导的收缩阶段开始，并过渡到爆炸阶段。在这种范式的背景下，我们提出了一些可能的机制，产生一个红色倾斜的原始曲率微扰，并面对它的一般预测与最近的宇宙学观测。第二种是物质反弹暴胀，它可以被看作是暴胀宇宙学的延伸，在暴胀之前物质会收缩。我们提出了一类可能的模型构造，并审查其对当前CMB实验的影响。最后，我们回顾了这些范式的显着成就以外的通货膨胀$Λ$ CDM模型，我们希望在未来十年的观测宇宙学的方向，新的光。
2014-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evading Dark Matter Bounds through NLSP-Assisted Freeze-Out with Long-Lived Signatures
本研究提出NLSP辅助的转化驱动暗物质冻结机制，在$U(1)_{B-L}$模型中重现暗物质遗迹丰度，规避现有探测限制，分析长寿命NLSP的未来探测前景及BBN约束。
2025-06-12 hep-ph
Cosmological Constraints on Long-Lived Particles Using Dimension-Six Effective Operators
Universidade Federal do Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）；International Institute of Physics, Universidade Federal do Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学国际物理研究所）；Millennium Institute for Subatomic Physics at the High-Energy Frontier (SAPHIR) of ANID（智利国家研究与创新局高能前沿亚原子物理千年研究所（SAPHIR））；Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）
研究长寿命粒子衰变成暗物质对早期宇宙核合成和有效中微子种数的影响，通过六维有效算符分析其在宇宙学约束中的作用。
2026-06-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Distinct signatures of spinning PBH domination and evaporation: doubly peaked gravitational waves, dark relics and CMB complementarity
本文扩展了旋转超低质量原初黑洞（PBH）的研究，探讨其蒸发产生的暗辐射与暗物质特征，发现诱导引力波背景与CMB测量存在互补性，未来实验可借此约束PBH参数空间并揭示早期宇宙膨胀历史。
2023-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
One trick to treat them all: SuperEasy linear response for any hot dark matter in $N$-body simulations
本研究将SuperEasy线性响应方法推广至任意热暗物质，通过代数修正因子模拟HDM效应，实验验证其精度较高，且发现非标准HDM宇宙学的非线性特征与标准模型无本质差异，但多红移观测或可区分。
2024-10-08 astro-ph.CO hep-ph
Sound Speed Resonance in the Gravitational Wave Background as a probe for non-standard early universe cosmologies
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Instituto de Fisica, Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学物理研究所）；Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）
研究通过引力波背景中的声速共振探测早期宇宙非标准理论，分析共振如何增强原始张量模式信号以达到可检测水平。
2026-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
WIMPless Dark Matter from an AMSB Hidden Sector with No New Mass Parameters
我们提出了一个模型，其中暗物质处于反常介导的超对称性破缺的U（1）xU（1）规范对称性的隐藏扇区中。模型的对称性稳定了暗物质，并禁止引入新的质量参数。因此，热遗迹密度完全由引力子质量和无量纲耦合决定。假设非分层耦合，热遗迹密度约为0.1，与暗物质的质量和相互作用强度无关，实现了无WIMP的奇迹。这个模型有几个显著的特点。对于粒子物理学来说，暗物质的稳定性与可见光区的R宇称破坏完全一致，这意味着超伴体对撞机的签名;此外，热遗迹的质量可能是~ 10 GeV或更轻，这是最近直接探测结果的兴趣。有趣的天体物理特征是暗物质通过长程力的自相互作用，以及无质量的隐藏光子和费米子，它们对BBN和CMB的相对论自由度的数量有贡献。后者特别有趣，考虑到目前额外自由度的迹象和普朗克天文台不久的将来的结果。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
BSM with Cosmic Strings: Heavy, up to EeV mass, Unstable Particles
远高于TeV量级的不稳定重粒子在实验上是无法获得的。到目前为止，大爆炸核合成（BBN）对它们的质量和寿命提供了最强的限制，后者短于0.1秒。我们展示了这些限制如何可能被下一代引力波（GW）干涉仪极大地改善，延长到寿命短至$10^{-16}$秒。关键在于，这些粒子可能主导了宇宙的能量密度，并在早期引发了一段物质主导的时期，直到它们在BBN之前衰变。与通常假设的单辐射时代相比，由此产生的修改后的宇宙学历史将在原始起源的随机引力波背景中留下可观测的签名。特别是，我们将展示如何检测持久的源，如宇宙弦产生的GW光谱将提供一个独特的探测粒子物理参数。当应用于早期宇宙中的特定粒子产生机制时，这些GW光谱可以用来推导标准模型的许多UV扩展的新约束。我们举例说明这几个例子，如超对称模型的标量模量和引力子的质量尺度可以限制到$10^{10}$ GeV。进一步的边界可以得到的再加热温度的模型，只有引力相互作用的粒子，以及重暗光子的动力学混合在$10^{-18}$的水平。
2020-06-11 astro-ph.CO hep-ph
Non-Abelian Vector Boson as FIMP Dark Matter
在这个分析中，我们证明了冻结实现的非阿贝尔矢量玻色子暗物质（DM）。我们选择阐述一个现有的$SU(2)_N$扩展（$N$代表中性）的标准模型（SM）与额外的$U(1)=S^{'}$全球对称性，稳定的矢量玻色子（$X,\bar{X}$）DM通过完整的$S=T_{3N}+S^{'}$和最轻的奇数$S$粒子。分析表明，即使在与热浴平衡的$ζ_1^{0,\pm}$冻出之后，来自较重标量双重态$ζ_1^{0,\pm} \to ζ_2^{0,\pm}X$的衰变对DM的冻入产生的贡献也是重要的。此外，中性成分的$SU(2)_N$标量三重态（$Δ$），负责中微子质量的产生在这个框架中，原来作为额外的DM模型，并提供了一个多组分冻结DM设置探索。通过对CMB、BBN和AMS-02界的约束估计，得到了允许的参数空间。这项工作很好地补充了冻结实现（$X,\bar{X}$）作为弱相互作用的大质量粒子（WIMP），并区分它通过稳定的电荷轨道签名在对撞机相比，轻子信号过剩，在WIMP的情况下发现。
2020-01-21 hep-ph
Dark Matter Production Mechanisms with a Non-Thermal Cosmological History - A Classification
本文对具有非热宇宙学历史的宇宙中的暗物质模型进行了全面的研究，即在大爆炸核合成（BBN）开始之前，宇宙中存在一个无压物质占优势的阶段。这样的宇宙学历史一般由包含引力耦合标量场（模量）的UV完备预言。我们在这个框架中对DM的不同生产机制进行分类，通过考虑广泛的DM质量/耦合来概括以前的工作，并允许DM与“暗”部门保持平衡。我们确定了四个不同的参数制度的生产遗迹DM，并得出准确的半解析近似DM遗迹丰度。我们的研究结果是特别相关的超对称理论，其中标准的非热产生的DM候选人不赞成间接检测的限制。我们还评论在这个框架内的实验信号，专注于新的影响，涉及DM密度扰动的功率谱。特别是，我们确定了一类模型，其中DM密度扰动的频谱是敏感的无压物质占主导地位的时代之前，BBN，引起有趣的天体物理签名，以寻找在未来。一个有价值的未来方向将是在这个框架内研究动机良好的理论模型，并进行详细的研究，预期的实验信号的模式。
2015-02-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Concealing Dirac neutrinos from cosmic microwave background
在大爆炸核合成（BBN）之前，在暴胀时期之后开始的长期辐射支配的存在，还没有一致确定。相反，如果宇宙经历了一个非标准的宇宙学阶段，它将显著改变哈勃膨胀率，并可能通过非绝热演化产生大量的熵。这导致了一个重击的影响，从热浴前的标准辐射统治的复兴附近的BBN去耦的遗物物种的属性。考虑到中微子的Dirac性质，本文研究了两种可能的非标准宇宙相下超相对论右手中微子（$ν_R$ s）的退耦。虽然在这两种情况下，我们都修改了哈勃参数，导致早期宇宙膨胀更快，但其中一种情况预测了非绝热演化，从而由于膨胀导致光子温度红移较慢。考虑到碰撞项的最一般形式和费米-狄拉克分布以及泡利阻塞因子，我们数值求解了Boltzmann方程，得到了三个右手中微子的$Δ{\rm N}_{\rm eff}$。我们已经发现，对于大部分的参数空间，早期去耦的$ν_R$以及较慢的红移的光子浴的组合效果可以很容易地隐藏右手中微子的签名，尽管精确测量的$Δ{\rm N}_{\rm eff}$，在下一代CMB实验，如CMB-S4，SPT-3G等，但这将不适用于只有快速膨胀的情况。
2022-09-29 astro-ph.CO hep-ph
One-loop power spectrum corrections in interacting dark energy cosmologies
Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）
本文研究了相互作用暗能量模型中一阶修正对物质功率谱的影响，通过有效场论框架分析了耦合函数形式及非线性耦合常数对弱非线性尺度的影响，利用BOSS DR12数据约束了耦合率参数。
2026-03-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospects of Indirect Detection of Dark Matter via Primordial Black Hole Induced Gravitational Waves
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大密歇根学院与物理与天文学院）
研究通过原初黑洞诱导引力波间接探测暗物质的前景，揭示了热冻结在机制可补偿PBH源DM不足，而GW观测成为探测DM生产的重要手段。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in Dark Matter from Secret Neutrino Interactions
我们研究了一个简化的冻结暗物质模型，其中暗物质只通过一个光标量与标准模型中微子相互作用。冻结机制的极小耦合在几个中微子入口场景中自然地实现了秘密中微子相互作用。我们研究了暗扇区可能的演化历史：如果暗扇区粒子之间的相互作用可以忽略，暗扇区将经历纯冻结产生，而如果暗物质和标量介质的再湮灭足够快，暗扇区内可能发生热平衡。我们调查的遗迹丰度在冻结和黑暗冻结制度，计算暗温度的演变，并研究其唯象方面的BBN和CMB的约束，间接检测签名，以及解决小尺度结构问题的潜力。
2020-06-04 astro-ph.CO hep-ph
New constraints on $Z^\prime$ from captured dark matter annihilation in astrophysical objects
本文研究天体物理对象中暗物质捕获与湮灭，推导出对标准模型无反常 $U(1)$ 扩展中新规范玻色子 $Z^\prime$ 质量与耦合的新限制，并与遗迹丰度、BBN、引力波及前沿实验等互补界限进行对比。
2025-09-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
CMB signature of non-thermal Dark Matter produced from self-interacting dark sector
本文提出在I型跷跷板模型中引入狄拉克费米子χ和复标量φ，通过长寿命φ在BBN至CMB期间的非热衰变产生暗物质并贡献额外中微子自由度，从而利用CMB实验中ΔNeff的精确测量间接探测该非热暗物质场景。
2023-06-07 astro-ph.CO hep-ph
New bounds on macroscopic scalar-field topological defects from non-transient signatures due to environmental dependence and spatial variations of the fundamental constants
我们指出，在由一个或多个通过标量型耦合与标准模型场相互作用的标量场组成的宏观拓扑缺陷模型中，环境物质对标量场的反作用产生了自然基本常数的环境依赖性，以及由于“气泡状”的形成，在诸如地球的致密天体附近基本常数的空间变化。致密体周围的缺陷结构。在足够密集的环境中，自发对称性破缺可能会被$ϕ^2$相互作用完全抑制，从而可能延迟拓扑缺陷的宇宙学产生。我们推导出的基本常数的非瞬态变化的界限，从扭转摆实验，寻找违反等效原理的力量，实验比较的频率地面和空间为基础的原子钟，以及地面时钟在不同的高度在最近的东京晴空塔实验，和测量比较原子和分子的跃迁频率在陆地和低密度天体物理环境。我们的研究结果限制了当今宇宙的质能分数，由于BBN或CMB时代后不久产生的无限域壁网络是$Ω_{\textrm{walls},0} \ll 10^{-10}$的$ϕ^4$势和$ϕ^2$相互作用的介子模型，提高了CMB四极温度各向异性边界至少5个数量级。我们新推导出的域壁上的界限与$ϕ^2$通过其影响的基本常数的非瞬态变化的相互作用是显着更严格的比以前报道的时钟和基于腔的限制通过瞬态签名和以前的界限从不同类型的非瞬态签名，在同一组的假设下，通过域壁。
2020-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shining Light on the Scotogenic Model: Interplay of Colliders and Cosmology
在暗生模型的框架下，我们探讨了光暗物质的情况，该模型的特点是中微子质量的辐射产生。在整个文件中，我们主要集中在keV尺度的暗物质，可以通过冻结通过新标量的衰变，或从衰变的次轻的费米子粒子在光谱中，这是通过冻结产生。后一种机制需要被抑制，因为它通常会产生热的暗物质成分。来自BBN的约束也被考虑，并与前生产机制相结合，他们强加的暗物质是轻的。对于这种情况下，我们认为签名在高亮度LHC和建议未来的强子和轻子对撞机，即FCC-hh和CLIC，专注于搜索两个轻子和失踪的能量作为最终状态。虽然高亮度LHC的潜在发现与宇宙学的限制存在矛盾，但未来的对撞机会大大改善这种情况。
2020-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Breaking a dark degeneracy: The gamma-ray signature of early matter domination
宇宙早期的热历史没有受到严格的约束，它可能经历了一段早期物质支配的时期，由重粒子或振荡的标量场驱动，在大爆炸核合成开始之前衰变为辐射。这种粒子衰变产生的熵减少了热遗迹暗物质达到观测到的丰度所需的截面。这种暗物质性质和热历史之间的简并性极大地拓宽了可行的暗物质候选者的领域，破坏了限制暗物质身份的努力。幸运的是，早期物质主导的时代也放大了小尺度的密度波动，导致早期微晕的形成，提高了暗物质湮灭率，并使现有的间接探测探测器能够看到更小的截面。采用最近开发的微晕形成和演化的模型，我们开发了一个程序，以获得间接检测早期物质占主导地位的宇宙学中的暗物质湮灭的限制。这个过程适当占微晕为主的信号的独特形态。虽然限制取决于暗物质的自由流动的规模，微晕使人们有可能获得小到$\langleσv\rangle \lesssim 10^{-32}$ cm $^3$ s $^{-1}$使用费米-LAT观测的各向同性伽马射线背景和天龙座矮星系的上限。
2020-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
String Cosmology: from the Early Universe to Today
该综述系统梳理弦理论在宇宙学各阶段的应用，涵盖暴胀、暗能量等核心问题及多种替代方案，关联沼泽地猜想，探讨新型粒子激发态的观测 signatures 与宇宙学意义。
2023-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB signatures of gravity-mediated dark radiation in $\mathbf{ΔN_{\rm eff}}$
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学院大学（SOKENDAI））；KEK（高能加速器研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）
研究通过引力介导过程产生轻BSM粒子对CMB有效粒子数N_eff的影响，分析暗Higgs和暗光子等粒子的产生机制及约束参数空间。
2026-04-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Challenging the Cosmological Constant
我们概述了一个动态的暗能量的情况下，其签名可以同时测试天文观测和实验室实验。暗能量是一个与物质有轻微亚重力耦合的场，一个对数自相互作用势，其尺度被调整到$\sim 10^{-3} {\rm eV}$，就像在经典模型中一样，有效质量$m_ϕ$受环境能量密度的影响。它的作用力可能被变色龙般的拟态抑制在电流边界以下，只有质量分布为$1/m_ϕ$厚度的外层才能释放出可观的长程作用力。经过暴胀和再加热后，引力场是相对论性的，在哈勃摩擦使其冻结之前达到普朗克期望值，这使得太空中的引力比地球上的引力稍强。在物质时代，与非相对论物质的相互作用最小，接近普朗克尺度。然而，由于它的亚重力物质耦合，场将远离这个最小值，直到物质能量密度降到$\sim 10^{-12} {\rm eV}^4$以下。然后它开始滚到最小值，推动一段宇宙加速期。这种情况的特征可能是暗能量状态方程$w \ne -1$，稀释介质中更强的引力，这可能会影响BBN并表现为过量的暗物质，以及对牛顿定律的亚毫米修正，接近目前的实验室极限。
2007-06-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Implications of the DAMA and CRESST experiments for mirror matter-type dark matter
如果把镜像物质与宇宙中的非重子暗物质等同起来，那么镜像原子可能是银河系暗物质晕的重要组成部分。镜像物质可以通过引力和光子-镜像光子动力学混合相互作用与普通物质相互作用-导致镜像带电粒子与具有有效电荷$εe$的普通光子耦合。这意味着镜像原子的原子核可以从普通原子的原子核上弹性散射，导致核反冲，这可以在现有的暗物质实验中检测到。我们表明，暗物质实验最敏感的这种类型的暗物质候选人（通过核反冲签名）是DAMA/NaI和CRESST/蓝宝石实验。此外，我们表明，DAMA/NaI实验获得的令人印象深刻的年度调制信号可以解释为镜像物质型暗物质的$|ε| \sim 4 \times 10^{-9}$和DAMA的绝对速率测量以及CRESST/蓝宝石数据的支持。这一$|ε|$值与从各种太阳系异常情况中获得的值一致，包括先驱者航天器异常、异常陨石事件和小行星爱神星上缺乏小陨石坑。它也与标准BBN一致。
2004-02-03 astro-ph hep-ph
The Cosmology of Sub-MeV Dark Matter
鉴于对较重WIMP的严格限制，轻暗物质是一个引人注目的实验目标。然而，对于亚MeV的WIMP来说，宇宙在低于10 MeV的温度下已经被充分理解，没有空间让它成为热遗迹。避免热化本身就是一个强约束，对直接探测具有重大意义。在本文中，我们探讨了亚MeV的暗物质与可行的宇宙学模型的空间。这些模型的参数空间也符合天体物理学和实验室的限制，对电子耦合的限制很大，但对原子核的限制较少。我们发现，实现核截面远高于中微子地板必然预示着一个新的贡献的有效数量的中微子物种，$ΔN_{\rm eff} = 0.09$，将被测试的下一代CMB观测。另一方面，具有暗物质吸收特征的模型即使在未来的观测中也不太受宇宙学的限制。
2018-02-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmology of the Mirror Universe
我们描述了结构形成的含义，宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）的宇宙中的一个显着的一部分，暗物质是由镜重子。由于镜像重子的微观物理与通常重子的微观物理完全相同，我们只需要两个额外的物理参数来描述我们的模型：镜像等离子体的温度（由BBN限制）和镜像重子物质的数量。为了研究线性区的结构形成机制，我们对Jeans理论进行了扩展。使用数值代码，我们计算的时间演化的扰动，CMB各向异性和LSS功率谱。我们表明，镜像重子的退耦时间和耗散Silk尺度（两者都不同于普通重子）是镜像宇宙演化的关键特征，并在功率谱上引起特定的签名。我们分析了CMB和LSS谱对镜扇区温度和镜重子数量的依赖关系。面对目前的观测数据，我们表明，对于x < 0.3的暗物质可以完全由镜像重子构成，因为在这种情况下，镜像重子在线性尺度上的行为基本上像冷暗物质（CDM）和实质性的偏差，预计只有在较小的规模，经历了非线性增长相对较大的红移。在x > 0.3的情况下，LSS功率谱的图案排除了暗物质完全由镜像重子组成的可能性，但它们可以作为常规CDM的混合物存在。
2004-11-28 astro-ph hep-ph
Positive neutrino masses with DESI DR2 via matter conversion to dark energy
本研究结合DESI DR2与CMB数据，验证恒星坍缩为宇宙学耦合黑洞的物质转暗能量模型，发现其能缓解哈勃常数张力并放宽中微子质量总和约束，给出正的中微子质量峰值证据。
2025-09-08 astro-ph.CO hep-ph
Updated cosmological constraints on Macroscopic Dark Matter
我们修改了宏观暗物质（MDM）候选者的宇宙学现象学，也通常被称为宏观。MDM的一个可能的特征是在预复合时期从宇宙等离子体中捕获重子，随后在重子光子等离子体中注入高能光子。通过保持现象学的方法，我们考虑两大类MDM中的宏组成的普通物质或反物质。在这两种情况下，我们还分析了宏所携带的非零电荷的影响。我们从三个宇宙学过程的宏观参数空间的约束：在大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的去耦，在CMB和带电MDM和重子之间的动力学耦合的时间重组的频谱失真的生产结束之间的重子密度的变化。在中性宏的情况下，我们发现，最严格的约束设置的重子密度条件在大多数的参数空间。对于由普通物质和结合能$I$组成的宏，这导致在约化截面上的以下结合：$σ_X/M_X \lesssim 6.8 \cdot 10^{-7} \left(I/\mathrm{MeV}\right)^{-1.56} \, \text{cm}^2 \, \text{g}^{-1}$。相反，具有表面势$V_X$的带电宏主要受到与重子的紧耦合的约束，导致$σ_X/M_X \lesssim 2 \cdot 10^{-11} \left(|V_X|/\mathrm{MeV}\right)^{-2} \text{cm}^2 \, \text{g}^{-1}$。最后，我们表明，未来的CMB光谱失真实验，如PIXIE和SuperPIXIE，将具有…
2021-05-28 astro-ph.CO hep-ph
