Lepton asymmetry leading to baryogenesis by primordial black holes
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Shivaji University（希瓦吉大学）
原初黑洞通过引力效应产生轻子不对称性，进而通过sphaleron过程引发重子生成。
2026-02-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Low scale leptogenesis and dark matter in the presence of primordial black holes
我们研究了在原始黑洞（PBH）存在的情况下，伴随着暗物质（DM）的低尺度稀薄生成的可能性。对于研究瘦生和DM的常见设置，我们考虑最小暗生模型，该模型也解释了辐射水平上的轻中微子质量。虽然在$0.1-10^5$ g质量范围内的PBH原则上可以影响leptogenesis，但所需的初始PBH部分通常导致标量双峰DM的过量产生，其在PBH蒸发之前发生热冻结。PBH可以导致轻子生成的非热源，也可以通过熵注入稀释热生轻子的不对称性，其中后者占主导地位。在标准宇宙学中导致重子或轻子非对称性产生过剩的暗生模型的参数空间，在适当的初始质量和能量分数下，可以通过引入PBH来协调.另一方面，对于这样的PBH参数，标量DM被约束为在轻质量状态，在轻质量状态下，标量DM在PBH蒸发之后发生冻结。然后，我们讨论了费米子单线态DM与$N_2$ leptogenesis在同一模型中，由于DM的单线态性质，其与PBH参数的连接，因此leptogenesis变得更强的可能性相比，以前的情况。
2021-10-22 astro-ph.CO hep-ph
The cosmic history of Primordial Black Hole accretion and its uncertainties
本研究探讨原初黑洞（PBH）吸积辐射与物质的宇宙历史，分析BHL和PR模型，发现辐射反馈可显著抑制吸积，PBH质量大幅增长并非必然，强调相关不确定性。
2024-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetries from a charged memory-burdened PBH
本文提出由带电记忆负担原初黑洞的不对称霍金辐射同时解释重子不对称与暗物质丰度，满足宇宙学观测约束并拓展半经典参数空间。
2025-01-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The cosmic coincidences of primordial-black-hole dark matter
如果原始黑洞（PBH）贡献了暗物质（DM）密度的10%以上，那么它们今天的能量密度与重子的数量级相同。这样的宇宙巧合可能暗示了PBH的形成场景和宇宙的重子不对称性的共同起源。在单场暴胀模型中，暴胀子的滚动速率从慢滚动到（几乎）超低滚动阶段的急剧转变可以触发重子生成，从而产生PBH形成的大曲率扰动。我们表明，重子生成的要求驱动PBH贡献DM，随着推断PBH质量范围，由此产生的随机引力波背景频率窗口，以及相关的宇宙微波背景张量-标量比振幅，到潜在的可观察的制度。
2022-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Filtered cogenesis of PBH dark matter and baryons
提出利用暗 sector 一阶相变中不对称 Dirac 费米子 $χ$ 的 trapping 与 filtering 机制，同时生成 PBH 暗物质与可见 sector 重子，可通过引力波及 asteroid mass PBH 探测。
2025-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Cogenesis of baryon and dark matter with PBH and QCD axion
本文研究了在早期物质主导时期，通过超轻原初黑洞（PBH）蒸发和 QCD axion 共同生成重子与暗物质，揭示了该场景可通过引力波和 axion 实验进行探测，并可能产生未来可观测的暗辐射。
2024-11-15 astro-ph.CO hep-ph
PBH-infused seesaw origin of matter and unique gravitational waves
标准模型，扩展了三个右手（RH）中微子，是最简单的模型，可以解释轻中微子质量，宇宙的重子不对称性，和暗物质（DM）。RH中微子轻的模型通常更容易在实验中测试。在这项工作中，我们表明，即使RH中微子超重（$M_{i=1,2,3}>10^9$ GeV）-接近大统一尺度-该模型可以测试由于其独特的功能上的随机引力波（GW）的背景。我们考虑一个充满超轻原初黑洞的早期宇宙，它通过霍金辐射产生超重RH中微子DM。另一对RH中微子在PBH蒸发之前，通过热稀薄生成产生重子不对称性。GW干涉仪可以测试这种新的质量谱，这要归功于由PBH密度波动引起的GW。在一个更精确的版本中，$U(1)$规范对称性破缺动态地产生了跷跷板尺度，PBH也导致了来自$U(1)$破缺宇宙弦的GW上的可观察到的光谱失真。因此，一个低频GW功能相关的DM成因和可检测的脉冲星定时阵列必须对应于一个中频或高频GW签名相关的重子发生在干涉仪尺度。
2023-03-17 astro-ph.CO hep-ph
Rescuing High-Scale Leptogenesis using Primordial Black Holes
我们探讨了轻原始黑洞（PBH）和高尺度重子生成之间的相互作用，特别强调leptogenesis。我们首先回顾了一个通用的重子生成的情况下，一个重粒子，$X$，质量，$M_X$，产生单独的PBH蒸发衰变产生重子不对称。我们表明，可行的参数空间是有界的$M_X \lesssim 10^{17}$ GeV从上面，并增加减少$M_X$。我们证明了leptogenesis参数空间的最轻的右手中微子（RHN）的质量$M_{N_{1}}\gtrsim 10^{15}\,{\rm GeV}$和中微子质量尺度$m_ν\gtrsim 0.1$ eV，排除在标准宇宙学由于$ΔL=2$冲洗过程的区域，成为可行的援助轻PBH。这种PBH辅助的leptogenesis的情况发生，因为PBH辐射RHN通过霍金蒸发在宇宙的演化后期，当热等离子体的温度相对于RHN质量较低。随后，这些RHN可以衰变并产生轻子不对称性，而冲洗过程被抑制。
2022-08-09 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes and mirror dark matter
如果镜像物质存在，但不能构成宇宙中所有的暗物质，我们可以预期，额外的暗物质成分可能只与其他部门的引力相互作用。原始黑洞是引力相互作用的自然候选者之一。因此，如果镜像物质存在，但不能构成宇宙中所有的DM，PBH的存在可能是额外DM成分的候选者。在这种情况下，剩余的DM组分可以是PBH或来自PBH的$SU(3)\times SU(2)\times U(1)$单线态颗粒。我们显示限制PBH与镜像DM。特别地，如果DM包括镜像重子和PBH，则PBH的初始质量估计为$10^{17} \ {\rm g} \lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{23} \ {\rm g}$。
2022-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Wash-in leptogenesis after the evaporation of primordial black holes
本文提出原初黑洞蒸发可通过 Hawking 辐射产生具有 CP 破坏性衰变的重粒子（asymmetron），从而为洗入轻子生成提供所需的原初荷不对称性初始条件，最终实现宇宙重子不对称性的成功生成。
2024-02-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Baryogenesis through Asymmetric Hawking Radiation from Primordial Black Holes as Dark Matter
我们研究在何种程度上原始黑洞（PBH）可以构成所观察到的暗物质，同时也引起了测量的物质-反物质的不对称性和帐户所观察到的重子丰度通过非对称霍金辐射产生的导数耦合的曲率重子轻子电流。我们认为这是广泛的和单色的质谱。对于单色光谱，我们发现对于$M_{\rm pk} \geq 10^{12}$ kg光谱的峰值质量，可以恢复正确的暗物质和重子能量密度，而对于广泛的情况，无论峰值质量如何，都可以重现观察到的能量密度。通过对早期膨胀历史的一级近似简化，我们还发现测量的重子不对称性可以在一个数量级内恢复。此外，我们认为，重子轻子产额的正确值原则上可以检索的情况下，大量的辐射产生的PBH衰变过程中或后再加热，预计当衰变的PBH也会导致再加热，或当考虑早期的物质占主导地位的阶段。我们从第一次分析中得出结论，该模型值得进一步研究。
2020-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting the Affleck-Dine mechanism for primordial black hole formation
本文研究了基于Affleck-Dine机制的原初黑洞形成场景，指出传统的非均匀重子生成会因残留重子不对称性破坏大爆炸核合成，并提出通过AD轻子生成产生带轻子荷的Q-ball坍缩形成PBH的替代方案，成功解释了PBH丰度且不违背观测限制。
2024-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Baryogenesis, Primordial Black Holes and MHz-GHz Gravitational Waves
兆赫-千兆赫频率范围内的引力波（GW）是由许多早期宇宙现象如电子介子、预热和宇宙弦激发的。我们指出，重子生成也是在该频率范围内探测GW的动机。这种联系是通过原初黑洞（PBH）实现的：一方面，PBH通过霍金蒸发形成具有重子数和$CP$违反衰变的物质而诱导重子生成;另一方面，PBH通过导致其形成的标量涨落重新进入视界时的二阶效应诱导GWs。我们描述的相互作用的参数负责成功的baryogenesis的平面上的应变和频率的诱导GWS，仔细描绘的制度PBH的统治或洗脱效果发生。我们提供了半解析标度的GW应变与重子数熵比和其他参数的重要重子。一路上，我们勾勒出一个解决方案的暗物质重子生成符合问题的两个人口的PBH，这导致了双峰GW信号。我们的研究结果强调了探测超高频GW前沿的重要性。
2023-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis, primordial gravitational waves, and PBH-induced reheating
本文提出通过暴胀子主导背景中形成的原初黑洞蒸发实现轻子生成，并结合引力子散射机制扩大参数空间，指出蓝倾斜原初引力波可为探测PBH诱导再加热与轻子生成提供新途径。
2024-08-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Illuminating the dark ages: Cosmic backgrounds from accretion onto primordial black hole dark matter
冷暗物质作为不同质量的原始黑洞（PBH）的总和，可以解释许多未解的天体物理之谜。在这里，我假设一个广泛的PBH质量分布提供了大部分的暗物质，符合所有的限制和估计的重子吸积到PBH有助于宇宙背景辐射，主要是宇宙X射线和宇宙红外背景波动之间的相关信号深钱德拉和斯皮策调查。我假设Bondi捕获和平流占主导地位的磁盘吸积与合理的重子密度和有效的相对速度之间的重子和PBH，以及适当的吸积和辐射效率，并整合在PBH质谱和宇宙时间。X射线贡献确实与残余X射线背景信号和X射线/红外波动一致。通量峰值在z~17-30处，与要求信号来自高红移的约束一致。PBH对红外背景涨落的贡献仅为1%左右。磁场是邦迪捕获过程中的一个基本要素，而PBH可以在放大早期种子场并维持它们直到银河发电机过程开始的过程中发挥作用。假定的PBH粒子数对宇宙再电离历史的贡献与普朗克电离极限并不冲突。来自PBH的X射线加热可以对星系群的熵底做出贡献。EDGES红移的21厘米吸收线特征可以与宇宙背景辐射的无线电贡献联系起来。最后，中等质量黑洞的数量和银河系中心弥漫的X射线辐射与假设的PBH暗物质是一致的。在钱德拉对银河脊最深处的观测中，一些离散源确实可能是吸积的PBH。
2020-05-12 astro-ph.CO
Primordial Black Hole Assisted Dirac Leptogenesis
Università del Salento（萨伦托大学）；INFN-Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce（意大利国家核物理研究所莱切分部）；University of Sussex（萨塞克斯大学）
该研究首次探究蒸发原初黑洞对狄拉克轻子生成机制的修改，发现其可扩展中介体质量的成功范围并补偿小CP不对称性，还会影响ΔN_eff。
2026-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-thermal Origin of Asymmetric Dark Matter from Inflaton and Primordial Black Holes
研究了由以非热起源为主的右手中微子（RHN）的非平衡CP破坏衰变产生重子和暗物质（DM）的可能性。虽然RHN及其较重的伙伴可以通过I型跷跷板机制参与轻中微子质量的产生，但RHN衰变到暗区和可见区可以同时产生各自的不对称性。RHN的非热源是暴胀子的{ \bf（a）}壳层衰变和超轻原初黑洞（PBH）的{ \bf（b）}蒸发。在这两种情况下建立完整的玻尔兹曼方程组后，我们约束粒子物理设置的参数空间，以及暴胀子和PBH扇区，以产生正确的（不对称的）DM丰度和重子不对称性，同时与其他相关的宇宙学界限一致。情景{ \bf（a）}将DM和重子不对称性的共同起源与暴胀后通过暴胀子衰变产生的RHN的再加热联系起来，而在情景{ \bf（b）}中，我们发现，与纯热情景相比，在存在适当质量和初始分数的PBH时，重子和DM丰度增强。虽然最小的设置本身是非常具有预测性的观测结果，紫外线完成的黑暗部门的细节可以提供几个互补的探针。
2022-02-24 astro-ph.CO hep-ph
Impact of memory-burdened primordial black holes on high-scale leptogenesis
本文研究了记忆负担效应下原初黑洞蒸发对高尺度轻子生成中重子不对称性产生的影响，发现该效应抑制非热源项，原初黑洞主要通过熵注入影响重子生成。
2025-04-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing the effects of primordial black holes on 21-cm EDGES signal along with interacting dark energy and dark matter - baryon scattering
21厘米射电信号已成为研究宇宙黑暗时代（复合到再电离）的重要探针。在目前的分析中，我们探讨了原始黑洞（PBH），冷却的重子物质由于暗物质（DM）-重子碰撞和暗物质-暗能量（DE）流体的相互作用对21厘米的亮度温度的综合影响。亮温的变化对DM质量（$m_χ$）和暗物质-重子散射截面（$σ_0$）有显著的依赖性。对于不同的可能PBH质量和不同的相互作用暗能量（IDE）模型，得到了$m_χ$ - $σ_0$参数空间的界。这些界限估计的基础上观察到的过剩（$-500^{+200}_{-500}$ mK）的21厘米亮度温度的边缘实验。最后，对不同的暗物质质量值和不同的IDE模型耦合参数的PBH质量的界限也得到了。IDE模型的约束条件的兼容性，在估计的界限也解决了。
2021-11-01 astro-ph.CO
Can baryon asymmetry be explained by a large initial value before inflation?
本文证明暴胀前的大初值无法解释重子不对称性，因其必然产生已被CMB观测排除的重子等曲率扰动，并指出类似论证适用于部分暗物质模型。
2023-07-06 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic perturbations, baryon asymmetry and dark matter from the minimal supersymmetric standard model
最小超对称标准模型中的标量场在暴胀期间可能具有大的场值。由于近似的整体对称性，在暴胀过程中，它们的位相方向近似为无质量，并产生量子涨落，这可能是宇宙微扰的起源。如果扰动是通过Q球的形成产生的，重子不对称性和暗物质可以持续产生。重子和暗物质的等曲率扰动产生了显著的影响，但它们被预测为几乎相互补偿。轻子不对称性比重子不对称性大得多。该场景预测了$f_{\rm NL} = 5/3$的局部非高斯性。讨论了超对称粒子质量谱的意义。
2019-07-17 astro-ph.CO hep-ph
Is the baryon asymmetry of the Universe related to galactic magnetic fields?
在与基本粒子质量的产生相关的电弱相变（EWPT）之前产生的一个微小的超磁场可以使早期宇宙的热等离子体在z > 10 ^[15]的巨大红移处发生红移。EWPT的右手电子流特征的反常破坏将轻子不对称性转化为重子不对称性。在合理的近似下，通过对观测到的宇宙重子不对称性的“瘦生”起源的要求所推断出的磁场强度，与从当前天文观测中估计的大尺度宇宙学磁场强度相匹配。
2009-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on abundance of primordial black hole and dark matter from EDGES 21-cm signal
红移的21厘米射电信号已经成为研究暗时代宇宙动力学（复合到再电离）的重要探针。在目前的分析中，我们探讨了在21厘米的方案中的原始黑洞（PBH）蒸发和重子-暗物质（DM）相互作用的联合效应。除了PBH参数（质量$\mathcal{M_{\rm BH}}$和初始质量分数$β_{\rm BH}$）的影响外，亮温的变化还与DM质量（$m_χ$）和重子-DM截面（$\overlineσ_0$）有显著的相关性.我们解决了$β_{\rm BH}$的上限和下限的广泛的PBH质量的存在下，不同的$m_χ$和$\overlineσ_0$通过将观测过量$\left(-500^{+200}_{-500}\: {\rm mK}\right)$的EDGES的实验结果。最后，我们针对不同的PBH质量解决了$m_χ$ - $\overlineσ_0$参数平面中的类似限制。
2021-06-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Charge asymmetry of new stable quarks in baryon asymmetrical Universe
研究了在重子过剩与新一代稳定夸克过剩之间的平衡中的电弱相变效应。在SU（2）对称性和其他量子数守恒的条件下，它使重子、轻子和轻子、夸克之间的自旋跃迁成为可能。建立了相对于重子不对称性的过剩之间的一个确定的关系。在路过的时候，我们还显示了小的，但可以忽略不计的稀释预先存在的暗物质密度由于sphaleron过渡。
2021-10-19 astro-ph.CO hep-ph
Leptoflavorgenesis: baryon asymmetry of the Universe from lepton flavor violation
带电轻子味违反（CLFV）是物理学超越标准模型的确凿证据。在即将到来的实验中发现CLFV将表明CLFV过程在早期宇宙中相对较低的温度下一定是有效的。在这封信中，我们指出，这种有效的CLFV相互作用为创造宇宙的重子不对称性开辟了新的途径。首先，我们引用了从带电轻子Yukawa相互作用到标准模型等离子体中化学输运的双圈修正，这意味着非零轻子味不对称性之和为$B-L = 0$足以产生重子不对称性。然后，我们描述了两种情况下，我们称之为{ \it leptoflavorgenesis}，其中有效的CLFV过程是负责生成原始轻子味不对称，随后转换为重子不对称弱sphaleron过程。在这里，从轻子味不对称到重子不对称的转换因子被带电轻子汤川耦合的平方所抑制，这为观测到的重子-光子比的小提供了一个自然的解释。
2022-05-25 astro-ph.CO hep-ph
A common origin for baryons and dark matter
宇宙重子不对称性的起源和暗物质的性质是宇宙学中最具挑战性的两个问题。我们提出了一个方案，在夸克强子时代的大的不均匀性的引力坍缩产生重子不对称性和暗物质的形式的原始黑洞（PBH）。这是由于在从夸克-胶子等离子体到非相对论性强子的过渡过程中辐射压力突然下降。坍缩成PBH是由稀有区域的光旁观者标量场的涨落引起的，并伴随着周围物质的剧烈驱逐，这可能被视为一种“原始超新星”。质子加速到相对论速度为坍缩区域周围的有效重子生成及其随后向宇宙其余部分的传播提供了成分。这种情况自然解释了为什么观测到的BAU是PBH坍缩分数的量级，以及为什么重子和暗物质具有可比的密度。预测的PBH质量分布范围从太阳质量以下到几百个太阳质量。这与目前的观测限制是兼容的，可以解释LIGO-Virgo探测到的黑洞合并的速率、质量和低自旋。未来的观测将很快能够测试这种情况。
2019-04-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Revisiting the gravitino dark matter and baryon asymmetry from Q-ball decay in gauge mediation
我们重新研究了规范介导超对称破缺中Q球的衰变可以自然解释重子和引力子暗物质的数量的假设。配备了更正确的衰变到引力子和重子最近得出的速度，我们发现，从Q球衰变引力子暗物质的直接生产的情况下自然工作。
2013-09-30 astro-ph.CO hep-ph
Balancing asymmetric dark matter with baryon asymmetry and dilution of frozen dark matter by sphaleron transition
本文研究了电弱裂子跃迁或电弱相变（EWPT）在平衡重子过剩对$4^{th}$代过剩稳定夸克中的作用。考虑到所有量子数和电荷守恒，重子、轻子和$4^{th}$族轻子、夸克之间的sphaleron跃迁是可能的。在二阶EWPT框架下，我们试图建立一种可能的确定性关系，即$4^{th}$族过剩值与重子不对称性之间的关系。在路过的时候，我们显示了小的，但可以忽略不计的稀释预先存在的暗物质密度由于sphaleron过渡。
2021-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Balancing Asymmetric Dark Matter with Baryon Asymmetry by Sphaleron Transitions
本文研究了在重子过剩与四代稳定夸克过剩之间的平衡中，电弱裂子跃迁的作用。考虑到$SU(2)$对称性的非破坏性以及电弱和新电荷以及新族量子数的守恒性，使得重子、轻子以及第四族轻子和夸克之间的sphaleron跃迁成为可能。本文试图在第四族超数与重子不对称性的值和符号之间建立一种可能的确定关系。如果$U$型夸克是第四族中最轻的夸克，并且sphaleron跃迁提供了过量的$\bar U$反夸克，那么以（$\bar{U} \bar{U} \bar{U}$）与原始He核的暗原子束缚态形式存在的不对称暗物质与重子不对称性相平衡.
2021-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Baryon asymmetry from dark matter decay
提出暗物质经有限温度效应禁戒衰变转移暗不对称性为轻子不对称，再经电弱sphaleron转化为重子不对称的新框架，且暗物质低温稳定并可由暴胀及观测验证。
2023-09-05 astro-ph.CO hep-ph
Second leptogenesis: Unraveling the baryon-lepton asymmetry discrepancy
提出双重轻子生成新场景，通过温度依赖的Majorana中微子CP破坏衰变及Sphaleron过程解耦，解释重子与轻子不对称性差异，并预言中微子质量轻于电弱尺度以供实验验证。
2024-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Exploring the high-redshift PBH-$Λ$CDM Universe: early black hole seeding, the first stars and cosmic radiation backgrounds
我们探讨了一个模型的观测影响，在该模型中，原始黑洞（PBH）与广泛的出生质量函数范围从太阳质量的一小部分$\sim$ 10 $^6$ M $_{\odot}$，符合目前的观测极限，构成宇宙中的暗物质成分。给出了这个PBH- \LambdaCDM ~宇宙中暗物质和重子物质的形成和演化。在这张照片中，PBH DM迷你晕比标准\LambdaCDM更早坍缩，重子在$z\sim15-20$冷却形成恒星，而在这些早期时期生长的PBH开始通过邦迪捕获吸积。这些源的体积发射率在$z\sim20$处达到峰值，在较低的红移处迅速衰减。因此，PBH DM也可以提供一个通道，使早期的黑洞种子，并自然地解释了底层暗物质晕-宿主星系和中央黑洞连接的起源，表现为$M_{\rm bh}-σ$相关性。为了估计这些高红移PBH DM晕的光度函数和对积分发射功率谱的贡献，我们发展了一个晕占据分布（HOD）模型。除了追踪恒星形成和再电离的历史，它还允许我们评估宇宙红外和X射线背景（CIB和CXB）。我们发现，吸积到PBH/AGN成功占检测到的背景和它们的互相关，包括一个额外的红外恒星发射组件。通过JWST探测深红外源数分布，可以揭示出这类高红移恒星形成和吸积的PBH DM的存在。
2021-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark Matter, Baryon Asymmetry, and Spontaneous B and L Breaking
我们在一个简单的理论中研究了暗物质和宇宙学重子不对称性，其中重子（B）和轻子（L）数是自发破缺的局域规范对称性。在这个模型中，冷暗物质候选者是重子数最轻的新场，它的稳定性是规范对称性的自动结果。暗物质湮灭要么通过质量必须低于TeV的疏轻子规范玻色子，要么通过希格斯玻色子。由于疏轻子规范玻色子的质量必须低于TeV标度，我们发现在第一种情况下，弹性截面的下限约为5 × 10 ^{-46} cm ^2。即使重子数是可测量的，并且在弱标度之前不会自发破缺，但宇宙学上可接受的重子过剩是可能的。在获得测量的重子过剩和暗物质密度之间存在着张力。
2010-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Baryogenesis and Primordial Black Hole Dark Matter from Heavy Metastable Particles
本研究提出利用重亚稳粒子引发的早期物质主导时代解释重子不对称与暗物质的方案，该时代促进原初黑洞形成以作为暗物质候选，粒子衰变则产生重子不对称，并以MSSM中的模场为例验证了方案可行性。
2022-12-21 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino dark matter and baryon asymmetry from Q-ball decay in gauge mediation
我们研究了规范介导超对称性破缺中的Q球衰变。Q球主要衰变为核子，部分衰变为引力子，而它们在运动学上被禁止衰变为对宇宙有害的超粒子。这是通过Q球电荷来实现的，Q球电荷小到足以对于衰变不稳定，并且大到足以在运动学上被保护免受不想要的衰变通道。这样，我们就可以得到适当数量的重子不对称性和宇宙的暗物质，从而避开任何天体物理学和宇宙学的观测约束，比如大爆炸核合成，这在文献中还没有得到适当的处理。
2011-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Predicting the baryon asymmetry with degenerate right-handed neutrinos
本文研究含两个电弱尺度以下简并单态Majorana费米子的标准模型扩展，用CP味不变量解析近似重子不对称性，并证明通过中微子振荡CP破坏及重中性轻子味混合的实验室测量即可确定物质-反物质不对称性。
2023-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Refined approaches in second leptogenesis for the baryon-lepton asymmetry discrepancy
本文研究电弱标度以下的第二次轻子生成，通过分析温度相关质量、弱作用衰变通道转变及 $W/Z$ 附近散射共振，解释并放大 $B-L$ 不对称以弥合重子–轻子不对称差异。
2025-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Were you born in an aborted primordial black hole?
提出基于标准模型的电弱重子生成机制，利用中止的原初黑洞坍缩局部加热等离子体触发重子生成，解释重子与暗物质密度巧合。
2024-11-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Free-free background radiation from accreting primordial black holes
重子气体落在原初黑洞（PBH）上，通过自由-自由过程发射光子。这些光子在宇宙微波背景辐射（CMB）的频率范围内可以贡献漫射的自由-自由背景辐射。结果表明，PBH的自由-自由背景辐射强度与PBH的质量和丰度有关。特别地，考虑到由非PBH DM粒子引起的PBH周围的暗物质（DM）晕的生长强烈地增强了自由-自由背景辐射。大的PBH分数增加了自由-自由发射的信号。然而，大的PBH分数也可以加热IGM气体，从而抑制吸积速率。结果，当PBH分数大于0.1时，自由-自由发射降低。我们发现PBH在CMB和射频中的自由-自由发射远低于CMB黑体谱和背景辐射中观测到的自由-自由发射分量。因此，很难从自由-自由发射观测中获得约束。然而，对宇宙起源的自由-自由辐射的进一步理论理解和观测有助于研究PBH丰度随恒星质量的变化。
2021-09-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes from the QCD epoch: Linking dark matter, baryogenesis and anthropic selection
如果原初黑洞（PBH）形成于夸克-强子时代，那么它们的质量一定接近于克拉塞卡极限，这也是恒星的特征质量。如果它们提供了暗物质（DM），那么坍缩分数的数量级一定是宇宙学重子与光子之比$\sim 10^{-9}$，这意味着在每个PBH周围的传出激波中有效地产生重子不对称性，然后传播到宇宙的其余部分。我们认为，在冲击的温度升高提供了热点电弱重子发生的成分。这也解释了为什么重子和DM具有相当的密度，精确的比例取决于PBH相对于形成时宇宙视界的大小。所观察到的坍缩分数和重子不对称性的值取决于产生PBH的曲率波动的幅度，并可以解释与星系的存在相关的人为选择效应。我们提出了一个方案，在通货膨胀过程中的光随机观众场的量子波动产生大曲率波动在某些地区，这个字段的随机性提供了所需的选择的基础。最后，我们确定了几个观测预测我们的情况下，应该是在未来几年内测试。特别是，PBH质量函数可以扩展到足够高的质量来解释LIGO/Virgo观测到的黑洞合并。
2020-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Large-scale magnetic fields can explain the baryon asymmetry of the Universe
原始宇宙中的螺旋超磁场可以通过手征异常产生观测到的重子不对称性，而不需要粒子物理学标准模型之外的任何成分。虽然它们不产生$B-L$不对称性，但产生的重子不对称性在球化子洗出效应中幸存下来，因为产生过程保持活跃直到电弱相变。通过数值求解Boltzmann方程，找到了一个吸引子解，证明了如果耀变体观测所指示的大尺度磁场具有负螺旋度，并且存在于电弱相变之前的早期宇宙中，那么我们宇宙的重子不对称性是可以解释的。我们还导出了螺旋磁场强度的上界，它比宇宙微波背景约束更严格，以避免重子不对称性的过度产生。
2016-05-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Doubly peaked induced stochastic gravitational wave background : Testing baryogenesis from primordial black holes
原始黑洞的霍金蒸发可以促进物质-反物质不对称性的产生。我们专注于超低质量PBH，短暂地主宰宇宙和大爆炸核合成之前蒸发。我们提出了一种新的测试这种情况下，通过检测其特征双峰引力波（GW）频谱在未来的GW天文台。在这里，来自暴胀的一阶绝热扰动和来自PBH分布引起的等曲率扰动，源张量扰动在二阶，并导致两个峰值的诱导GW背景。这些共振峰产生在开始的标准辐射的优势在一个先前的PBH占主导地位的时代的存在。这种独特的GW光谱形状将提供来自蒸发PBH的非热重子生成的吸烟枪信号，否则由于所涉及的非常高的能量尺度或暗扇区与可见扇区的微弱相互作用，在实验室实验中不可能测试。
2022-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hypermagnetic Fields and Baryon Asymmetry from Pseudoscalar Inflation
我们证明，赝标暴胀过程中产生的最大螺旋超磁场可以通过标准模型中的B+L异常产生所观察到的宇宙重子不对称性。我们发现，大多数解释宇宙学数据的赝标暴胀的参数空间导致重子过剩产生，因此自然暴胀模型受到严重的限制。我们还指出了重子数和遗迹磁场拓扑之间的联系。磁螺旋度的大小和符号都可以在未来的扩散伽马射线数据中检测到。这将是暴胀和宇宙重子不对称性之间联系的确凿证据。
2015-07-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on accreting primordial black holes with the global 21-cm signal
研究了吸积原初黑洞对星系际介质热历史的影响，包括重子物质和暗物质粒子的吸积。吸积PBH引起的IGM热历史的变化将导致宇宙黎明时全球21厘米信号的变化。基于EDGES对全局21-cm信号的检测，通过要求差分亮度温度，例如，$δT_{21} \lesssim -100~(-50)~\rm mK$，我们得到的上限上的丰度多环芳烃的质量范围$10\lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{4}~M_{\odot}$。与以前的工作相比，对质量范围$10\lesssim M_{\rm PBH}\lesssim 50~M_{\odot}$的限制更强。
2021-09-18 astro-ph.CO
The merger rate of primordial-black-hole binaries
原始黑洞（PBH）长期以来一直是难以捉摸的暗物质（DM）的候选者，并且在~20-100 Msun的质量范围内仍然没有受到很好的限制。PBH双星最近被认为是LIGO第一次探测到的可能来源。在本文中，我们彻底重新审视现有的估计合并率的PBH二进制文件。我们计算的概率分布的PBH双星形成于宇宙早期，占潮汐扭矩的所有其他PBH，以及标准的大尺度绝热扰动。然后，我们检查是否在早期宇宙中形成的PBH双星的轨道参数可以显着影响之间的形成和合并。我们的分析估计表明，潮汐场的晕和与其他PBH的相互作用，以及由未绑定的标准DM粒子的动力学摩擦，不做显着的工作，也不扭矩PBH二进制文件。我们估计由于重子吸积的扭矩要比以前的计算弱得多，虽然可能大到足以显着影响典型的PBH双星的偏心率。我们还重新审视了PBH-二进制合并率产生的引力捕获在当今的晕，占泊松波动。如果在早期宇宙中形成的双星存活到现在，正如我们的分析估计所表明的那样，它们主导了PBH的总合并率。此外，如果多光子黑洞在暗物质中占很大比例，那么这个合并率将比LIGO目前的上限大几个数量级。因此，LIGO将限制约10-300兆太阳的PBH构成不超过约1%的暗物质。然而，为了使这一结论完全可靠，需要对几个复杂的天体物理过程进行数值研究-例如第一个PBH晕的形成以及它们如何影响PBH双星，以及气体吸积到极端偏心的双星上。
2018-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Unified Origin of Dark Matter and Baryon Asymmetry at PAMELA/Fermi
本文提出了一个在电弱标度以上的亲轻世界中的暗物质和重子不对称性的统一模型。我们提供了一个例子，暴胀子衰变产物随后产生轻子不对称性和暗物质丰度与一个独特的耦合在早期宇宙中，而今天的暗物质通过相同的耦合衰变引起了在PAMELA和费米大面积望远镜观测到的宇宙射线异常。
2009-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Return of the grand unified theory baryogenesis: Source of helical hypermagnetic fields for the baryon asymmetry of the universe
已经认为，没有产生$B$ - $L$不对称性的重子生成模型，例如GUT重子生成，不起作用，因为不对称性被电弱闪锌矿子洗除。在这里，我们指出，螺旋超磁场可以产生通过手征磁效应与手征不对称性在这样的重子生成模型。螺旋超磁场然后产生重子不对称性，主要是在电弱对称性破缺，直到今天。因此，不存在$B$ - $L$不对称性的重子生成模型仍然可以作为目前重子不对称性的起源。特别是，如果它能产生主要由$10^{-3}$级右手电子携带的手征不对称性（化学势与温度之比），那么所产生的重子不对称性就可以与我们的宇宙相一致，尽管简单实现的大统一理论重子生成很难满足这个条件。并讨论了克服大统一理论重子发生困难的途径。$B_0\sim 10^{-16 \sim 17}$ G和$λ_0 \sim 10^{-2\sim3}$ pc的星系际磁场是前面讨论过的重子生成情景的确凿证据。
2018-07-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Evolution of the Baryon Asymmetry through the Electroweak Crossover in the Presence of a Helical Magnetic Field
我们详细阐述了从衰变的磁螺旋度的重子生成模型，重点是通过标准模型电弱交叉的重子数和磁场的演变。重子的不对称性是由产生重子数的螺旋超磁场和倾向于洗掉重子数的电弱裂子之间的竞争决定的。在电弱交叉时，这两个过程都变得不活跃;超磁场被转换成电磁场，这不会产生重子数，弱规范玻色子质量增加，抑制了电弱sphaleron反应。要准确地预测残余重子的不对称性，需要仔细处理交叉。我们扩展了我们以前的研究[K. Kamada和A. J. Long，Phys. Rev. D94，065301（2016），arXiv：1606.08891[astro-ph.CO]]，考虑到超磁场逐渐转化为电磁场。如果转换没有完成的时候，sphaleron冻结，分析和数值研究表明，遗迹重子不对称性增强相比，以前的计算。宇宙中观察到的重子不对称性可以通过一个原初磁场来获得，该磁场具有现今的场强和相干长度$B_0 \sim 10^{-17} \, {\rm G}$和$λ_0 \sim 10^{-3} \, {\rm pc}$以及正螺旋度。对于更大的$B_0$，重子不对称性被过度产生，这可能与耀变体观测相冲突，耀变体观测为$B_0 \gtrsim 10^{-14\sim16} \, {\rm G}$强度的星系间磁场提供了证据。
2016-12-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Why the mean mass of primordial black hole distribution is close to 10$M_{\odot}$
结果表明，PBH形成的机制，从高重子气泡与对数正态质量谱自然导致PBH分布的中心质量接近10个太阳质量的模型的细节无关。这一结果与观测结果吻合得很好。
2020-05-31 astro-ph.CO
Impact of Primordial Ultracompact Minihaloes on the Intergalactic Medium and First Structure Formation
超紧小晕（UCMHs）是由暗物质吸积到原初黑洞（PBH）上或原初密度扰动产生的初始暗物质过密度而形成的，它提供了一种新的致密暗物质结构，在物质辐射相等z_eq后对IGM进行加热和加热，比第一个宇宙学暗晕结构和后来的第一颗恒星的形成要早得多。我们表明，即使UCMH丰度很小，UCMH贡献的暗物质湮灭密度也可以完全主导均匀的暗物质湮灭背景，并在早期宇宙中提供新的伽马射线背景。当UCMH丰度上限受到CMB光学厚度的限制时，IGM电离分数xion和气体温度Tm可以从没有能量注入时的复合残余和绝热冷却增加到最高值xion 0.1和Tm ~ 5000 K（z>10）。一小部分UCMH被PBH接种。气体吸积到PBH上的X射线辐射可能完全超过暗物质湮灭，成为主要的宇宙电离源，但UCMH内部重子积累和吸积反馈对气体吸积速率和X射线吸收的限制表明，X射线辐射只有在z<z_m<1000时才能成为比UCMH湮灭晚得多的有希望的电离源，其中z_m取决于PBH的质量，它们的宿主UCMH和暗物质粒子。此外，UCMH辐射，包括湮灭和X射线发射可以显着抑制低质量的第一重子结构的形成。UCMH辐射对重子结构演化的影响对于维里化后的气体温度影响很小，但对重子物体中的电离率和分子氢丰度等气体化学量的增强作用更为显著。
2011-08-09 astro-ph.CO
Scalaron the mighty: producing dark matter and baryon asymmetry at reheating
在R^2-暴胀中，标量子的慢滚是暴胀阶段的原因，而它的振荡则使宇宙重新加热。我们发现引力引起的标量子衰变同样可以提供暗物质的产生和稀薄生成。通过将R^2项和三个马约拉纳费米子添加到标准模型中，我们得到了现象学上完整的理论，能够同时解释宇宙的中微子振荡、暴胀、再加热、暗物质和重子不对称性。除了中微子区的跷跷板机制外，我们只使用引力，利用标量子解决了所有问题。
2011-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Dark Low-mass Halos and Primordial Black Holes with Frequency-dependent Gravitational Lensing Dispersions of Gravitational Waves
我们探讨了利用引力透镜引起的引力波振幅和相位涨落作为小尺度物质功率谱探测器的可能性。小尺度物质功率谱的直接测量是可能的，通过利用这种引力透镜色散的频率依赖性起源于引力波传播的波动光学性质。我们首先采用包含重子和次晕效应的晕模型方法详细研究了物质功率谱的小尺度行为。我们发现，在波数$k\sim 10^6h{\rm Mpc}^{-1}$处的物质功率谱主要由质量为$1h^{-1}M_\odot \lesssim M \lesssim 10^4h^{-1}M_\odot$的暗低质量晕的丰度决定，对重子效应相对不敏感。用预测信号为$\mathcal{O}(10^{-3})$的$f\sim 0.1-1$ ~Hz引力波的引力透镜色散探测了该波数下的物质功率谱。我们还发现，原始黑洞（PBH）与$M_{\rm PBH} \gtrsim 0.1~M_\odot$可以显着增强物质的功率谱在$k \gtrsim 10^5h{\rm Mpc}^{-1}$由于增强的晕形成和散粒噪声从PBH。我们发现，在$f\sim 10-100$ ~Hz的引力透镜色散是特别敏感的PBH，并可以增强超过一个数量级，这取决于质量和丰度的PBH。
2020-09-04 astro-ph.CO
Dilution of baryon asymmetry in the early universe due to primordial blackhole decay
宇宙形成初期的原初黑洞在物质主导时代衰变产生光子，从而导致重子不对称性的稀释和宇宙标度因子的演化。在考虑瞬时衰变近似、宇宙膨胀的现实模型和原始黑洞的对数正态谱的情况下，对这一过程进行了检验和计算。
2019-01-21 astro-ph.CO
