Can the cosmological dark sector be modeled by a single scalar field?
在以前的文件中，它被证明是一个最小的耦合标量场的质量$M \sim H_0$可以描述这两个组件的暗部门在一个统一的方式。在所发现的解中，暗能量分量随哈勃参数线性衰减，产生了均匀的暗物质。在本说明中，我们表明，一个$Λ$ CDM暗扇区也可以模拟这样一个单一的领域。更一般地说，我们表明，克莱因-戈登和爱因斯坦方程的系统承认单参数家庭的解决方案，相当于一个非绝热（零声速）广义Chaubergin气体。
2018-08-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Deep connection between f(R) gravity and the interacting dark sector model
我们研究了$f(R)$引力和相互作用暗扇形模型之间的共形等价性。我们回顾了著名的结果，保角变换物理上对应的质量膨胀，这标志着暗扇区之间的相互作用的强度。我们在爱因斯坦坐标系中用质量膨胀函数来构造$f(R)$引力，而不是在Jordan坐标系中对f（R）引力进行建模。我们发现，保持$f(R)$引力与CMB观测一致的条件保证了在相应的相互作用模型中，从暗能量到暗物质的能量流动，这满足了在爱因斯坦框架下缓解重合问题的要求。
2011-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The imprint of the interaction between dark sectors in large scale cosmic microwave background anisotropies
暗能量与暗物质的相互作用是解决宇宙符合问题的一个有希望的模型。我们研究了这种相互作用在大尺度宇宙微波背景（CMB）温度各向异性下的特征。通过对暗能量和暗物质相互作用时的微扰方程的详细分析，我们发现大尺度CMB，特别是后期的积分Sachs-Wolfe效应，是测量暗扇区间耦合的有效工具。我们还讨论了通过互相关CMB图与示踪剂的大尺度结构的耦合检测的可能性。最后，我们使用CMB功率谱数据与其他观测数据一起进行全局拟合来约束耦合。我们发现在$1σ$范围内，暗扇区之间的约束耦合可以解决符合问题。
2009-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The imprint of the interaction between dark sectors in galaxy clusters
基于微扰理论，我们研究了坍缩系统中暗物质和暗能量相互作用时如何达到动力学平衡的动力学过程。我们发现暗扇区之间的相互作用不能保证暗能量完全与暗一起聚集，导致坍缩系统中的能量不守恒问题。此外，我们分析了暗能量的不均匀性如何影响集群丰度。结果表明，簇数计数可以提供暗扇区相互作用和暗能量不均匀性的特定签名。
2010-12-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Towards a Dark Sector Model from String Theory
提出了一种将统一的暗扇区模型嵌入到弦论中的方法，该方法具有以下特点：从Kalb-Ramond 2-form场下降的与模型无关的轴子被识别为暗物质场，而Kähler模场的实部--其中一个额外空间维度的“半径”--解释了暗能量。的期望值的介子场是稳定的一个gaugino凝聚机制。暗能量势对应于一个现实的低能量标度的结果，从一些温和的调整稳定的期望值的光子。由此产生的潜力再现了我们两人提出的一个以前的暗区模型。
2022-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Perspectives on the Dark Sector
我对暗物质、暗能量和宇宙结构的起源提出了一些新的观点。首先，我认为，为了理解后两个问题，一个需要超越一个标准的点粒子有效场论分析。接下来，我回顾了最近试图从杂合超弦理论构建统一暗扇区模型的工作。最后，我讨论了一项新的研究工作，即直接从超弦理论的非微扰定义中获得早期宇宙学。
2022-11-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Comparable dark matter and baryon abundances with a heavy dark sector
我们提出了一个解释暗物质（DM）和重子的丰度相当的方案，没有任何相应的粒子质量的巧合。在这里，DM对应于隐藏的MSSM类暗扇区中的重“暗重子”，其中超对称性破缺尺度可以比可见扇区大几个数量级。在这两个扇区中，通过阿弗莱克-戴恩机制产生重子不对称性，较小的暗重子熵比部分补偿较大的暗重子质量，使两个扇区的密度相似。庞大的群众阶层也自然导致这些被隔离的部门不对称的再加热。此外，这种情况下预测不相关的DM和重子等曲率扰动。
2022-11-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological perturbations in the interacting dark sector: Mapping fields and fluids
没有唯一的方法来描述暗能量-暗物质的相互作用，因为我们对暗区的性质和动力学知之甚少。因此，在许多唯象暗物质流体相互作用模型的文献中，相互作用强度$Q_ν$在暗扇区是手工引入的。要求暗区的相互作用强度$Q_ν$必须有场论描述，得到了一种唯一的相互作用强度形式.我们证明了$f(R,χ)$模型的场和流体之间的等价性，其中$f$是$R$和代表暗物质的经典标量场$χ$的任意光滑函数。在一阶微扰，我们表明，一对一的映射之间的\emph{classical}场论描述和现象学流体描述的相互作用的暗能量和暗物质存在\emph{only}这种独特的相互作用形式。然后，我们将文献中考虑的相互作用暗能量模型分为两类的场论描述的基础上。我们介绍了一个新的自治系统和它的稳定性分析一般的相互作用暗扇区。我们发现，暗能量占主导地位的时代发生在一个特定的标量场潜力和一系列的耦合强度比非相互作用系统。
2020-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Velocities as a probe of dark sector interactions
广义相对论中的暗能量通常不与其他物质相互作用。但是，有可能暗能量与暗物质相互作用，在这种情况下，暗物质可以违反自由降落的普适性（弱等效原理）。我们表明，某些形式的暗区相互作用不违反弱等价。对于那些违反弱等效的相互作用，没有可用的实验室实验来探测暗物质的这种违反。但是宇宙学提供了一个检验暗物质和重子之间是否违反等效原理的方法--通过检验观测到的星系速度与欧拉方程的一致性。
2009-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar field dark matter and dark energy: a hybrid model for the dark sector
本文提出一个由两个相互作用标量场驱动的暗区混合模型，利用混合暴胀势将暗物质描述为无压流体并与轻标量场耦合，从而统一解释暗物质和暗能量的共同起源及其宇宙学观测特征。
2023-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Is the cosmological dark sector better modeled by a generalized Chaplygin gas or by a scalar field?
标量场和（广义的）查伯金气体都被广泛地分别用来描述宇宙的暗区。在这里，我们调查这两个组件的混合物的宇宙学背景动力学和量化的分数丰度，从Ia型超新星的观测数据和哈勃率的演变承认。此外，我们还研究了暗扇区扰动对（重子）物质扰动增长率的影响。
2017-07-07 astro-ph.CO gr-qc
A gauge-invariant approach to interactions in the dark sector
我们概述了一个规范不变的框架来计算暗能量模型中的宇宙学扰动，该模型由标量场通过能量和动量交换与暗物质相互作用组成。针对三种著名的经典模型和三种常见的暗区相互作用，我们计算了这些模型中的物质和暗能量功率谱以及积分Sachs-Wolfe（ISW）效应.我们展示了如何存在的暗部门的相互作用可以产生大规模的增强物质的功率谱和提升的低多极的宇宙微波背景各向异性。尽管如此，我们发现这些增强比以前的作者发现的那些更微妙，他们用简单的状态方程来模拟暗能量。我们还讨论了不稳定性问题，并强调了暗区动量交换的重要性。
2011-08-22 astro-ph.CO gr-qc
Interacting dark energy: the role of microscopic feedback in the dark sector
假设暗物质粒子的质量与暗能量标量场耦合，研究了暗扇区中非最小耦合对暗物质粒子和暗能量经典动力学的影响.我们发现，只有当时空变化的暗能量标量场是足够光滑的特征长度尺度上的暗物质粒子，我们确定相关的约束依赖于暗物质粒子的质量和半径和耦合到暗能量标量场。我们进一步表明，使用场论数值模拟，违反这种约束的结果在一个微观反馈效应强烈影响暗物质粒子的动力学，与结构的形成和时空演化的暗能量状态方程的潜在影响。
2015-03-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the invalidity of "negative mass" description of the dark sector
结果表明，Farnes（2018）在一个具有负宇宙学常数的统一理论中引入“负质量”概念来描述暗区，既违背了广义相对论的本质，也违背了现有的观测数据。提出了一个可行的弱场广义相对论模型。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave signatures from dark sector interactions
我们证明了由广义相对论性黑洞的微扰产生的引力波可以被看作是暗扇形相互作用存在的直接探测。在Horndeski理论和线性微扰的框架内工作，我们表明，暗扇区相互作用有效地减少到一个相互作用电荷，影响标量和张量波形。此外，我们表明，总的暗物质领域，包括暗扇区相互作用的影响，满足守恒方程体现的等效原理。利用这一认识建立了Schwarzschild-（anti）de Sitter黑洞的Regge-Wheeler方程以及耦合Zerilli和标量波动方程。然后，我们提出了数值积分的耦合偶宇称波方程的情况下，一个暗物质粒子下降到史瓦西黑洞。
2021-07-05 astro-ph.CO gr-qc
Emerging the dark sector from thermodynamics of cosmological systems with constant pressure
我们研究具有压力恒定约束的一般流体的热力学。例如，这种情况发生在纯尘埃物质的情况下，压力为零，也发生在标准暗物质现象学的情况下。假设一个有限的非零压力，相应的动力学比人们天真地期望的要丰富。特别地，它可以被认为是对暗能量和暗物质的统一描述。我们首先考虑更一般的热力学性质，这类流体发现的重要结果，对他们来说，绝热和等温过程应该一致。因此，我们研究他们的行为在弯曲的时空，局部热平衡可以上诉。因此，我们表明，这种暗流体退化的LCDM模型的暗扇区的绝热演化的情况下。我们证明，增加耗散过程，幻影行为可以发生，最后我们进一步强调，任意分解的暗部门，到特设暗物质和暗能量条款，可能会引起幻影暗能量，而整个暗部门仍然是非幻影。
2014-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Interactions and Instabilities in Cosmology's Dark Sector
我考虑的是暗能量和暗物质之间的耦合。我描述了如何存在的绝热制度，其中的暗能量场瞬间跟踪其有效潜力的最小值，打开了大门的灾难性的不稳定性。这种{ \it绝热不稳定性}紧密地约束了广泛的一类相互作用的暗扇区模型。这次演讲是在DPF-2009会议上提出的，并将出现在会议记录中。
2009-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Warped Dark Sector
反德西特空间中的五维膜世界构造自然会导致暗区场景，其中部分暗区在高4d动量或温度下消失。用修正引力的语言来说，这种特征意味着一种隐藏光标量的新机制，以及紫外线完成变色龙般有效理论的可能性。用暗物质现象学的语言来说，介质扇区的高能行为改变了暗物质观测的互补性。众多的签名-包括异国情调的-目前从实验室到宇宙学尺度，包括远程部队与非整数行为，周期性信号在对撞机，“软炸弹”事件众所周知的共形理论，以及一个黑暗的相变和一个典型的少量的黑暗辐射。
2019-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Homogeneity in the search of the Dark Sector
在精确宇宙学时代，我们研究了一种新的方法来探测暗宇宙。通过研究宇宙的分形性，我们估计了均匀性的特征尺度。使用Fisher分析，我们调查了这种尺度对我们可以从Euclid卫星获得的宇宙学信息的潜在影响，从而了解我们宇宙的暗能量和暗物质的性质。
2018-07-18 astro-ph.CO gr-qc
Dawn of the dark: unified dark sectors and the EDGES Cosmic Dawn 21-cm signal
虽然暗物质和暗能量的起源和组成仍然未知，但它们可能代表一个实体的两种表现形式，就像在统一的暗扇区模型中发生的那样。另一方面，我们对宇宙黑暗部分的理解的进步可能来自宇宙黎明，第一颗恒星形成的时代。特别是，第一次检测到全球21厘米吸收信号在宇宙黎明从边缘实验开辟了一个新的舞台，其中测试模型的暗物质和暗能量。在这里，我们考虑广义和修改Chaobergin气体模型作为候选人的统一暗扇区模型。我们首先限制这些模型对宇宙微波背景数据从\textit{Planck}卫星，然后探讨如何纳入全球21厘米的信号测量的EDGES可以提高限制模型参数，发现Chaobriggin气体模型的参数的不确定性可以减少之间的一个因素$1.5$和$10$。我们还发现，在广义Chaubergin气体模型中，CMB和哈勃常数$H_0$的局部测定之间的张力从$\approx 4σ$减少到$\approx 1.3σ$。总之，我们发现宇宙黎明的全球21厘米信号可以为统一暗区的物理学提供一个非凡的窗口。
2019-11-12 astro-ph.CO gr-qc
The signature of the scattering between dark sectors in large scale cosmic microwave background anisotropies
我们通过考虑暗物质在暗能量流体中弹性散射引起的动量转移来研究暗扇区之间的相互作用。描述暗散射类比耦合重子和光子的汤姆逊散射，我们研究的暗散射在CMB观测的影响。通过对最新观测数据进行全局拟合，发现对于一个暗能量状态方程$w<-1$，CMB对暗物质-暗能量弹性散射给出了严格的约束.假设暗物质粒子的质子质量，我们推导出一个弹性散射截面的$σ_D < 3.295 \times 10^{-10} σ_T$，其中$σ_T$是截面的汤姆逊散射。然而，对于$w>-1$，约束很差。对于$w=-1$，$σ_D$在形式上可以采用任何值。
2012-03-23 astro-ph.CO gr-qc
H_0 tension: clue to common nature of dark sector?
最近加剧的H_0张力被认为不是数据校准或其他系统的结果，而是暗物质和暗能量的共同性质的指示。这一结论是在修正的弱场广义相对论中得出的，其中宇宙的加速膨胀和星系群和星系团的动力学由相同的参数，即宇宙学常数描述。因此，暗区的共同性质将导致哈勃常数的值的局部和全局确定之间的内在差异/张力。
2019-06-28 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the interaction between dark sectors with future HI intensity mapping observations
我们研究了一个暗物质和暗能量相互作用的模型，其中两个分量是耦合的。我们计算了21厘米强度映射功率谱的预测，并预测了未来单碟强度映射调查（BINGO，FAST和SKA-I）的可探测性。由于暗能量在$z\sim 1$开启，这落入这些无线电调查的灵敏度范围内，HI强度映射技术是一个有效的工具来约束的相互作用。通过与目前暗区相互作用的约束条件进行比较，我们发现，未来的射电观测将对耦合参数产生严格而可靠的约束。
2018-04-12 astro-ph.CO gr-qc
Dark sector interaction: a remedy of the tensions between CMB and LSS data
在$Λ$ CDM宇宙学中，宇宙学参数$H_0$和$σ_8$在Planck-CMB和LSS数据中所表现出的众所周知的张力可能是由于数据中的系统性或我们对$Λ$ CDM模型之外的一些新物理的忽视。在这封信中，我们专注于第二种可能性，并调查的$Λ$ CDM模型的最小扩展，允许其暗扇区组件（暗能量和暗物质）之间的耦合。我们用Planck-CMB、KiDS和HST数据分析了这种情况，发现$H_0$和$σ_8$张力在68% CL处消失。在与Planck、HST和KiDS数据的联合分析中，我们发现在99% CL的暗区存在非零耦合。因此，我们找到了一个强有力的统计支持的观测数据在宇宙的暗部门的相互作用，同时解决了$H_0$和$σ_8$紧张局势。
2019-07-14 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Production of a Conformal Dark Sector
与标准模型有纯引力耦合的暗区，通过引力子交换从SM等离子体中可替换地填充，自然提供DM候选者。我们研究的生产在相对论制度的黑暗部门是大约规模不变，提供一般的分析公式，仅依赖于中心荷的黑暗部门。然后，我们评估的相关性的相互作用，可以导致各种现象，包括热化，非微扰质量差距，平衡相变和自相残杀的黑暗部门。作为一个说明性的例子，我们认为在这个光暗胶球的情况下，并表明它是一个可行的DM候选人由于抑制引力的产生。我们继续将这些结果扩展到强耦合的CFTs和它们的全息图，在大N与黑暗的光子作为DM候选人。
2021-03-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Supersymmetric Dark Matter Sectors
我们调查的暗物质部门的性质，超对称性是一个很好的对称性。在这种情况下，我们发现，稳定的暗物质候选人是可能的，即使在可见光区的R-宇称被打破。为了说明这个想法，我们调查一个简单的情况下，暗物质候选人是最轻的标量场在黑暗的部门，主要湮灭成两个sfermions时，这些渠道是可用的。我们研究了遗迹密度的约束和预测的暗物质探测实验。
2012-10-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Hot New Early Dark Energy: Towards a Unified Dark Sector of Neutrinos, Dark Energy and Dark Matter
热的新早期暗能量描述了一个过冷的，一阶相变，发生在亚电子伏的温度在黑暗的部门。它降低了声音视界，这为哈勃张力提供了一个可能的解决方案，同时，它可以通过使一组无菌的马约拉纳费米子具有质量的反向跷跷板机制来解释中微子质量。首先，我们认为，这种情况下加强现有的宇宙学界限上最重的中微子质量。这反过来又限制了暗区的温度，这为我们提供了两个可证伪的预测。在第二步中，我们讨论的现象学后果嵌入热的新早期暗能量在一个更大的规范组，部分打破以上的TeV规模。这个新的理论，甚至可以独立于哈勃张力，完成了反跷跷板机制的高能角落，并解释了暗物质候选者的质量，它可以通过高能量的引力相互作用产生。
2022-11-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Walker in the Early Universe: A Strongly Coupled Sector Model
本文提出一个强耦合模型，通过暗部门的漫步动力学生成非高斯性，并解释当前暗物质的残余丰度，连接了膨胀动力学与暗物质。
2025-12-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark neutron stars from a heavy dark sector
研究了MSSM隔离副本中由重暗重子组成的暗物质情景下暗中子星的形成与性质，发现其质量和半径通常小于普通中子星，并探讨了通过引力微透镜和暗磁偶极辐射探测的可能性。
2025-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Sector Physics at High-Intensity Experiments
暗物质是暗区的一部分吗？在标准模型（SM）力作用下的暗区中性的可能性为暗物质（DM）的存在提供了一个有吸引力的解释，并且是一个引人注目的新物理学方向，可以探索其本身，与中微子质量，层次问题和宇宙的物质-反物质不对称性等各种基本问题有关。由于暗扇区一般与普通物质弱耦合，并且它们可以自然地具有MeV到GeV的质量并尊重SM的对称性，因此它们只受到高能对撞机数据和精确原子测量的轻微限制。然而，即将到来的和拟议中的强度前沿实验将为暗区物理学提供一个前所未有的窗口，在2018年暗物质新倡议（DMNI）BRN报告中被列为优先研究方向。支持这一方案-以多目的实验中的暗区分析的形式，实现接受DMNI资金的强度前沿实验，扩大DMNI的支持，以探索DM的全部广度和可见的最终状态特征（特别是长寿命粒子）在BRN报告中呼吁，并支持一个强大的暗区理论的努力-将使全面探索低质量的热DM里程碑，并大大增强了强度前沿实验发现暗扇区粒子衰变回SM粒子的潜力。
2022-09-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Randomness in the Dark Sector: Emergent Mass Spectra and Dynamical Dark Matter Ensembles
一般来说，暗区的非极小模型，如动力学暗物质，证明了具有不同质量、宇宙学丰度和与标准模型耦合的单个暗成分的系综的存在。也许这些特征中最关键的是质量谱，因为这对确定宇宙学丰度和相应状态的寿命有很大帮助。对于暗区，可以想象出许多不同的基本理论结构，每一种结构都产生了自己的质量谱和相应的态密度。在本文中，相比之下，我们调查的频谱质量出现统计基本上是随机的过程。我们发现了一个态密度$n(m)$，它作为质量的函数而减小，并且实际上有一个上限$m_{\rm max}$，超过该上限$n(m)=0$。我们还表明，这种“涌现”的状态密度是特别吉祥的动力学暗物质框架的角度来看，导致宇宙学的丰度和衰变宽度是适当的平衡对彼此在整个暗物质合奏。因此，在黑暗部门的随机性与动态暗物质很自然地共存，我们研究的前景观察暗物质间接探测实验中的信号，这种情况下。
2016-01-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Naturally-Coupled Dark Sectors
由标准模型（SM）规范群下中性场组成的暗区可以通过希格斯、超荷和中微子入口耦合到SM，并通过回路修正将SM拉向其尺度。这种不稳定性，不可能防止在已知的SM完成，如超对称性，由于其相当大的耦合到SM，要求替代机制，可以中和敏感性的SM的黑暗部门规模和紫外线截止以上it.Here，我们审查这样一个机制，将重力到SM预测存在的黑暗部门，并允许它自然耦合到SM。我们讨论并说明了显着的过程，可以探测自然耦合的黑暗部门。
2021-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Standard sirens and dark sector with Gaussian process
来自致密双星系统的引力波被认为是探测宇宙演化的标准警报器。本文综述了在高斯过程方法论中利用引力波约束宇宙学参数和暗区相互作用的潜力和能力。在简要介绍了利用高斯过程重建暗区相互作用的方法之后，概述了标准塞壬的概念和利用LISA重建暗区相互作用的分析。此外，我们还估计了引力波对宇宙学参数的约束能力。我们使用的数值方法是高斯过程和马尔可夫链蒙特卡罗。最后，我们还展望了ET和LISA与\it Planck相结合对宇宙学参数约束能力的提高。
2017-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hidden Dark Matter from Starobinsky Inflation
Starobinsky暴胀模型是与宇宙微波背景观测相一致的最简单的暴胀模型之一。为了解释宇宙中的暗物质，我们考虑了Starobinsky暴胀模型的一个最小扩展，引入了仅通过引力相互作用与可见部分联系的暗部分。在Starobinsky暴胀模型中，暴胀子衰变可能产生相当数量的暗扇区粒子。因此，暗区中的标量、费米子或矢量玻色子都可能成为暗物质。我们特别注意的情况下，与黑暗的非阿贝尔规范相互作用，使暗胶球的暗物质的候选人。在最小的设置，我们表明，这是很难解释所观察到的暗物质丰度没有冲突的观测约束的冷和自相互作用的暗物质。我们提出的方案中，暗胶球，以及其他暗扇区粒子，从暴胀子衰变成为可行的暗物质的候选人。我们还讨论了测试这种情况的可能性。
2021-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hidden Sector Dark Matter Realized as a Twin of the Visible Universe With Zero Higgs Vacuum Expectation
本文提出宇宙由两个仅通过引力耦合的孪生扇区组成，利用扇区间耦合打破希格斯势简并，使一个扇区获得非零真空期望而另一个保持零真空期望，从而用暗扇区最轻重子解释自相互作用暗物质。
2024-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dark Matter in Very Supersymmetric Dark Sectors
如果超对称性在任何尺度下都存在，不管它是否在弱尺度附近恢复，它都可能是暗区的一个很好的对称性，在其最低的费米子和玻色子之间强制简并。我们探讨这种情况下的早期宇宙和暗物质的影响，以及相应的签名。特别是，我们表明，在大部分的参数空间的共同衰变的暗物质的暗部门的热历史的结果。这意味着新的唯象签名，并提出了一种新的方法来发现高尺度超对称性。
2019-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Joint CMB and BBN Constraints on Light Dark Sectors with Dark Radiation
暗扇区为热产生亚GeV暗物质提供了一个令人信服的理论框架，并激发了一个广泛的新加速器和直接探测实验计划。我们证明了约束这样的黑暗部门使用测量的有效数的中微子物种，$N_\text{eff}$，从宇宙微波背景（CMB）和原始元素丰度从大爆炸核合成（BBN）。作为一个具体的例子，我们考虑一个任意自旋的暗物质粒子，它通过一个大质量的暗光子与标准模型相互作用，从而在暗区产生任意数量的光自由度。我们排除暗物质质量低于$\sim$ 4兆电子伏在95%的置信度为所有暗物质自旋和暗光子质量。这些界限保持不管额外的新的光，惰性自由度在黑暗的部门，和暗物质-电子散射截面许多数量级低于目前的实验限制。这些限制的强度只会随着未来的CMB实验而继续改善。
2022-08-18 astro-ph.CO hep-ph
Degeneracy between primordial non-Gaussianity and interaction in the dark sector
如果暗能量和暗物质通过能量和动量的交换相互作用，那么这可能会在大尺度上影响星系的功率谱。当这种情况发生时，它可能会通过尺度依赖的偏置与原始非高斯性的信号退化。我们考虑了一类相互作用的暗能量模型，并证明了在大尺度下，物质的过密度与尺度有关。我们估计的有效非高斯性所产生的大规模的影响，在黑暗的部门的相互作用。通过测量两个红移处的功率，可以从原始非高斯信号中分离出暗扇区相互作用信号。
2014-10-24 astro-ph.CO
Observing the dark sector
尽管宇宙学标准模型在观测上取得了成功，但目前的观测并没有严格限制暗物质和暗能量的性质以及对广义相对论的修正。在这里，我们将讨论一些正在进行和即将进行的调查，这些调查将彻底改变我们对黑暗部门的理解。
2019-05-29 astro-ph.CO
Dark Sector Tunneling Field Potentials for a Dark Big Bang
针对暗物质直接探测实验中WIMPs参数空间逼近中微子本底的现状，本研究围绕与可见区强退耦的暗区模型，确定了能实现Dark Big Bang且符合所有实验限制的隧穿势参数空间允许区域。
2024-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Dark sectors of the Universe: A Euclid survey approach
在本文中，我们研究放松假设的无压性质的暗物质组件时，确定约束暗能量的后果。为此，我们考虑简单的广义暗物质模型与常数状态方程参数。我们发现，当今的低红移探测（Ia型超新星和重子声振荡）导致暗能量和暗物质部门之间的完全简并。然而，加入宇宙微波背景（CMB）高红移探测器恢复了与标准$Λ$ CDM模型相似的约束。然后，我们研究了预期的限制，从星系聚类探测未来欧几里得调查的同类模型，使用Fisher预测估计。我们表明，欧几里德调查使我们能够打破黑暗部门之间的简并，虽然对暗能量的约束比标准的暗物质弱得多。CMB的组合使用使我们能够恢复暗能量扇区约束的高精度。
2016-12-20 astro-ph.CO
Big-bang nucleosynthesis constraints on dark-matter sectors revisited
我们扩展了以前的研究大爆炸核合成，假设普通物质和暗物质部门纠缠通过自由度进入弗里德曼方程。这个猜想使我们能够找到弱相互作用物质和暗物质扇区的温度之间的关系。通过与大爆炸核合成轻元素丰度计算的比较，研究了观测所施加的约束。结果发现，这些限制是兼容的冷暗物质和广泛的暗扇区的数量。
2017-04-25 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Turn up the volume: Listening to phase transitions in hot dark sectors
来自一阶相变的随机引力波（GW）背景是未来GW观测站的一个令人兴奋的目标，并可能使我们能够研究与标准模型耦合非常弱的暗扇区。在这项工作中，我们表明，对于温度大于SM热浴温度的热暗区，这种信号可能会显着增强。然而，在相变之后将熵从暗扇区转移到SM的需要可能导致GW信号的显著稀释。我们详细研究了这种稀释，包括在黑暗的部门（所谓的同类相食）的数量变化过程的影响，并表明，在大区域的参数空间的净增强仍然存在。我们将我们的研究结果应用到一个包含暗希格斯玻色子和暗光子的暗扇区的具体例子中，并为LISA和爱因斯坦望远镜找到了极好的探测前景。
2022-03-07 astro-ph.CO hep-ph
Electroweak Phase Transition with an SU(2) Dark Sector
考虑了一个非阿贝尔暗SU（2）$_{\rm D}$模型，其中暗扇区通过Higgs入口耦合到标准模型（SM）.我们研究了两种不同的情况下，与$Z_2$对称性的暗扇区标量，希格斯门相互作用，可以引入混合之间的SM希格斯玻色子和SM单线标量在暗扇区。我们利用现有的对撞机结果的希格斯信号率，直接重希格斯粒子搜索，和电弱精密可观的约束模型参数。$\text{SU(2)}_{\text{D}}$通过标量扇区部分地分裂成$\text{U(1)}_{\text{D}}$规范群。由此产生的两个稳定的大质量暗规范玻色子和伪戈德斯通玻色子可能是可行的冷暗物质候选者，而来自未破碎的$\text{U(1)}_{\text{D}}$子群的无质量规范玻色子是暗辐射，可以引入长程吸引暗物质（DM）自相互作用，这可以缓解小尺度结构问题。我们详细研究了强一阶相变和引力波（GW）的产生所触发的暗扇区对称性破缺的图案，并进一步评估的信噪比几个拟议的空间干涉仪任务。我们的结论是，丰富的物理学在黑暗的部门可能是可观察到的当前和未来的测量在对撞机，DM实验，GW干涉仪。
2021-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Multiple Dark Matter as a self-regulating mechanism for dark sector interactions
目前的宇宙学限制和缺乏任何暗物质粒子候选者的直接检测和识别，为宇宙的暗区实际上比通常假设的更复杂的可能性留下了空间。特别是，不止一种新的基本粒子可能是宇宙中观测到的暗物质密度的原因，暗能量和暗物质之间可能存在新的相互作用，这可能是暗区的特征。在目前的工作中，我们调查的可能性，两个暗物质粒子存在于自然界中，具有相同的物理性质，除了他们的耦合常数的符号为暗能量。扩展以前的工作类似的情况下，我们研究的背景宇宙学的演化以及线性密度扰动的增长，这样的模型的参数范围很广。有趣的是，我们的研究结果表明，暗物质粒子携带“电荷”的简单假设，就其与暗能量场的相互作用，允许新的长距离标量力的引力强度在黑暗的部门，而不冲突与目前的观察无论是在背景和线性水平。我们的方案并没有引入新的参数的情况下，一个单一的暗物质物种，这种强大的暗相互作用已经被排除在外。
2012-04-02 astro-ph.CO
Interacting dark sector with transversal interaction
通过引入由相互作用矢量$\mathbf{Q}$构成的三维内部空间，求解线性横向相互作用的源方程，研究了空间平坦的Friedmann-Robertson-Walker（FRW）背景下由暗物质、暗能量和暗辐射组成的相互作用暗扇区.然后，我们探索了一个现实的模型与暗物质耦合到一个标量场加上一个解耦的辐射项，分析了在辐射时代的暗能量的量，发现我们的模型是一致的，与最近的测量宇宙微波背景各向异性来自普朗克随着未来的约束条件CMBPol实验。
2014-02-25 astro-ph.CO
Dark Matter Antibaryons from a Supersymmetric Hidden Sector
暗物质和重子物质的宇宙学起源可以通过一个统一的机制来解释，即重子和反重子数被划分为可见扇区和GeV尺度的隐藏扇区，而宇宙保持净重子对称。“失踪”的反重子，以奇异的隐藏态的形式，是暗物质。我们研究模型的建立，宇宙学和现象学方面的超对称性的框架内，这种情况下，自然稳定的光隐藏部门和电弱质量尺度。暗物质在可见物质上的非弹性散射破坏了核子，而核子衰变搜索为直接探测隐藏的反重子暗物质海提供了一条新途径。
2012-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Simple Hidden Sector Dark Matter
一个隐藏的部门，动力学混合与最小超对称标准模型提供了简单和动机良好的暗物质候选人，拥有许多传统的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的属性。这些超对称结构也可以为暗物质为什么处于弱尺度提供一个自然的解释--即使它位于一个隐藏的扇区。在隐藏扇区中，对称性破缺的自然模式通常使粒子及其超伴体处于相同的质量尺度，为各种宇宙历史和复杂的间接探测特征提供了新的可能性。
2020-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Dark Matter From A Highly Decoupled Sector
最近的研究表明，如果暗物质与一个与标准模型高度解耦的扇区处于热平衡状态，那么即使暗物质重至1-100 PeV，它也可以以可接受的残余丰度冻结出来。在这种情况下，暗区和可见区都是在膨胀后填充的，但具有独立的温度。暗区中最轻的粒子通常寿命很长，并且可以支配宇宙的能量密度。在衰变时，这些粒子可以显著地重新加热可见部分，稀释暗物质的丰度，从而允许比传统WIMP重得多的暗物质粒子。在本文中，我们提出了一个系统的和教学的治疗宇宙学的历史，在这一类的模型，强调最简单的情况下，一个暗物质候选人湮灭成隐藏的部门粒子，然后通过矢量，希格斯，或轻子门户网站衰减成可见物质。在每一种情况下，我们发现足够的参数空间，非常重的暗物质粒子可以提供一个可接受的热遗迹丰度。我们还讨论了具有这些动态的模型可能的扩展。
2016-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Populating secluded dark sector with ultra-relativistic bubbles
本文研究孤立暗区在一阶相变中通过超相对论气泡与等离子体碰撞产生暗物质，比较弱、强耦合情形及 Freeze-In 丰度，指出重而高速的温暗物质与独特胶球暗物质可能性。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
BBN constraints on MeV-scale dark sectors. Part I. Sterile decays
我们研究了大爆炸核合成对暗区惰性粒子的约束，这有助于哈勃速率，从而改变了原始核丰度的预测。我们特别注意的情况下，兆电子伏尺度的粒子衰变成暗辐射，这既不是完全相对论性的，也不是非相对论性在所有的温度相关的大爆炸核合成。作为一个应用程序，我们讨论了我们的一般结果的影响，自相互作用的暗物质与光介质的模型。
2018-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Off-Diagonal Dark-Matter Phenomenology: Exploring Enhanced Complementarity Relations in Non-Minimal Dark Sectors
在大多数多组分暗物质的情况下，两类过程一般有助于在能够探测暗区的性质的实验事件率。第一类由“对角”过程组成，只涉及单一种类的暗物质粒子--类似于单组分暗物质场景中出现的过程。相比之下，第二类由“非对角”过程组成，涉及不同种类的暗物质粒子。这些过程包括直接探测实验中的非弹性散射、对撞机中的非对称产生、暗物质共湮灭和某些类型的暗物质衰变。在典型的多分量情景中，对角过程的贡献超过非对角过程的贡献。不幸的是，这往往会掩盖那些对暗扇区的多分量性质最敏感的特征。在本文中，相比之下，我们指出，存在自然的，多分量的暗扇区的情况下，非对角线的贡献实际上占主导地位的对角线。这就产生了一个新的、增强的暗物质互补性的图像。在本文中，我们介绍了一种情况下，出现这种情况，并检查增强图片的暗物质互补性出现。
2017-12-30 astro-ph.CO hep-ph
Chilly Dark Sectors and Asymmetric Reheating
在一大类理论中，暗物质的残余丰度是由热化暗扇区内部的相互作用决定的，标准模型（SM）没有直接参与。我们指出，这些理论提出了一个直接的宇宙学问题：暗区最初是如何在早期宇宙中的人口？部分原因是由于难以容纳大量的熵进行暗辐射与宇宙微波背景测量的有效数量的相对论性物种在重组，$N_{\mathrm{eff}}$，我们的目标是建立哪些可接受的宇宙学历史可以填充一个热黑暗的部门，永远不会达到热平衡与SM。这种暗区的最小宇宙学起源是不对称再加热，在早期宇宙中填充SM的相同机制也在较低温度下填充暗区。在这里，我们证明了由此产生的不可避免的暴胀介导的散射之间的黑暗部门和SM可以洗出一个可能的温度不对称性，并建立参数空间的区域，温度不对称性可以产生在最小的再加热方案。因此，获得给定尺寸的温度不对称性要么限制了可能的暴胀子质量和耦合，要么需要一个或两个扇区的非最小宇宙学。作为一个附带的好处，我们开发的技术，用于评估碰撞条款的相对论玻尔兹曼方程时，必须保留玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克相空间分布的充分依赖，并提出了几个新的结果相对论热平均在附录中。
2016-06-01 astro-ph.CO hep-ph
Cannibal Dark Matter
在早期宇宙中，一个具有质量间隙的热解耦的隐藏粒子扇区通常会进入一个自相残杀的阶段。标准模型扇区的温度比隐藏扇区的温度低。我们提出了“同类相食”的暗物质框架，其中暗物质存在于一个同类相食的扇区中，其遗迹密度由2比2的湮灭决定。食人暗物质的可观测信号包括间接探测的加速率、新的相对论自由度和温暖的暗物质。
2016-11-30 astro-ph.CO hep-ph
