Mirror dark matter cosmology - predictions for $N_{eff} [CMB]$ and $N_{eff} [BBN]$
镜像暗物质通过光子-镜像光子动力学混合与普通物质相互作用可以解释DAMA、CoGeNT和CRESSTII直接探测实验。该解释需要强度$ε\sim 10^{-9}$的动力学混合。这种动力学混合将对早期宇宙宇宙学产生重要影响。我们计算了复合时的附加相对论能量密度，$δN_{eff} [CMB]$。我们还计算了大爆炸核合成的影响，$δN_{eff} [BBN]$。如果$ε\approx few \times 10^{-9}$，则$δN_{eff} [CMB]$和$δN_{eff} [BBN]$都是非零和正的当前提示可以容纳在该框架内。在不久的将来，来自普朗克任务的测量将证实这些暗示或限制$ε\stackrel{<}{\sim} 10^{-9}$。
2012-04-17 astro-ph.CO hep-ph
Addendum: Refined bounds on MeV-scale thermal dark sectors from BBN and the CMB
最近，LUNA合作报告了对$d+p\to {}^{3}\text{He}+γ$反应速率的新测量，该测量在预测BBN时的原始氘丰度中起着重要作用。这一新的测量方法在标准模型的背景下引发了一系列新的全球BBN分析。在JCAP 01（2020）004（arXiv：1910.01649）的附录中，我们考虑了这些新结果对我们对MeV级暗区的限制的影响。重要的是，我们发现，我们的边界在BBN只有和普朗克只有分析是不敏感的这些更新。同样，我们发现，我们的约束，同时使用BBN和CMB数据推导出的亲中微子粒子没有显着修改。然而，结合BBN和CMB观测时，亲电暗区状态的界限可以适度变化。我们提出了更新的结果，所有相关的光暗部门的国家，计算使用的领导小组进行标准的BBN分析所获得的利率。
2022-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Refined Bounds on MeV-scale Thermal Dark Sectors from BBN and the CMB
与标准模型等离子体热耦合的新的轻态改变了宇宙的膨胀历史，并影响了原始轻元素的合成。在这项工作中，我们进行了详尽和精确的分析，大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的观测MeV级BSM粒子的影响。我们发现，BBN观测设置了一个下限的热暗物质质量的$m_χ> 0.4\,\text{MeV}$在$2σ$。这种束缚与粒子的自旋和内部自由度的数量、湮灭是s波还是p波以及湮灭的终态无关。此外，我们表明，目前的BBN加上CMB的观测限制纯粹的亲电和亲中子BSM物种有一个质量，$m_χ> 3.7\,\text{MeV}$在$2σ$。我们探讨了未来的BBN测量的范围，并表明即将到来的CMB任务应改善轻BSM热状态的界限$m_χ> (10-15)\,\text{MeV}$。最后，我们表明，非常轻的BSM物种热耦合到SM等离子体是非常不利的，目前的宇宙学观测。
2019-11-27 astro-ph.CO hep-ph
Probing Physics Beyond the Standard Model: Limits from BBN and the CMB Independently and Combined
我们提出了新的大爆炸核合成（BBN）的宇宙膨胀率或相对论能量密度的限制，量化通过数量$N_ν$等效中微子物种。我们使用最新的轻元素观测，中子平均寿命，并更新我们的核率$d+d \rightarrow He3 + n$和$d+d \rightarrow H3 + p$的评估。将这个结果与来自宇宙微波背景辐射（CMB）的独立约束相结合，对在宇宙核合成之前扰动$N_ν$和$η$的新物理学产生了严格的限制：BBN+CMB联合分析给出了$N_ν= 2.898 \pm 0.141$，导致了在$2σ$处的$N_ν< 3.180$。我们将这些限制应用于各种新的物理场景，包括右手中微子，暗辐射和随机引力波背景。我们还寻找潜在的限制{ \em变化}在$N_ν$和/或重子光子比$η$之间的两个时代。目前的数据放置在BBN和CMB去耦之间的$N_ν$的允许变化的强约束，例如，我们发现$-0.708 < N_ν^{\rm CMB}-N_ν^{\rm BBN} < 0.328$的情况下，$η$和原始氦的质量分数$Y_p$是不变的两个时代之间，我们也给在$η$或$(η,N_ν)$联合允许的变化的限制。展望未来，我们预测了由CMB第4阶段测量以及天文\he 4测量的改进所引起的$N_ν$的精度提高。我们发现CMB-S4与现有的BBN和轻元素观测精度相结合可以给出$σ(N_ν) \simeq 0.03$。这样的未来…
2022-10-31 astro-ph.CO hep-ph
The Impact of New d(p,γ)He3 Rates on Big Bang Nucleosynthesis
我们考虑了LUNA协作组对$d(p,γ){}^3$ He截面的新测量对大爆炸核合成（BBN）的影响。这些对D/H的原始丰度有重要影响，而原始丰度对BBN时的重子密度也很敏感。我们已经重新评估了这个反应的热速率，使用横截面数据的世界平均值，我们描述与模型无关的多项式，我们的结果是在良好的协议与类似的分析LUNA。然后，我们执行一个完整的似然分析结合BBN和普朗克宇宙微波背景（CMB）的似然链使用新的速率结合以前的测量和比较使用以前的速率的结果。BBN和CMB测量的各向异性频谱使用旧的利率之间的一致性是极好的。预测的重子密度普朗克值的氘丰度是$({\rm D/H})_{\rm BBN+CMB}^{\rm old} = (2.57 \pm 0.13) \times 10^{-5}$，这可以与类星体吸收系统$({\rm D/H})_{\rm obs} = (2.55 \pm 0.03) \times 10^{-5} $确定的值进行比较。使用新的速率，我们发现$({\rm D/H})_{\rm BBN+CMB} = (2.51 \pm 0.11) \times 10^{-5}$。因此，我们发现BBN理论，氘和${}^4$他的意见，和CMB之间的一致性，当使用反应速率适合在我们的数据驱动的方法。我们还发现，新的反应数据收紧的相对论自由度在BBN的数量的限制，给出轻中微子物种的有效数量$N_ν=…
2020-11-27 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
A Limit on the Total Lepton Number in the Universe from BBN and the CMB
CERN（欧洲核子研究中心）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
该研究通过BBN和CMB限制宇宙总轻子数，提出新的计算框架并公开代码，为中微子动力学提供了新的分析工具。
2025-12-05 astro-ph.CO hep-ph
(Non-)thermal production of WIMPs during kination
了解暗物质的本质是现代天体物理学和宇宙学面临的挑战之一。了解DM粒子的性质将有助于我们了解标准模型之外的物理学，甚至为我们提供早期宇宙的细节。事实上，探测到这样的遗迹将为我们带来大爆炸核合成（BBN）前时期的信息，这是一个我们没有数据的时代，甚至可能暗示暴胀物理学。在这项工作中，我们假设宇宙膨胀后的膨胀率是由一个标量场$ϕ$的动能，在所谓的“kination”模型。我们假设$ϕ$场衰变为辐射和DM粒子，我们将其视为弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。然后，通过热“冻出”或“冻入”机制，或通过由$ϕ$的衰变控制的非热过程，在活化期间固定WIMP的当前丰度。我们探索这个理论的参数空间的要求，目前的WIMP丰度提供正确的DM遗迹预算。要求BBN发生在标准的宇宙学场景中，这就对点燃期结束的温度设定了限制。使用这个限制，并假设WIMP有一个质量$m_χ= 100\,$ GeV，我们得到的热平均WIMP湮灭截面必须满足的约束$4 \times 10^{-16}{\rm \,GeV^{-2}} \lesssim \langleσv\rangle \lesssim 2\times 10^{-5} {\rm \,GeV^{-2}}$，以便有至少一个的生产机制，以产生所观察到的DM量。这一结果显示了WIMP粒子的性质，如果被测量的话，可以产生关于宇宙前BBN含量的信息。
2018-10-04 astro-ph.CO hep-ph
CMB anisotropy and BBN constraints on pre-recombination decay of dark matter to visible particles
在复合时期附近注入高能电磁粒子可以修改标准复合历史，从而修改CMB各向异性功率谱。先前的研究已经对复合时代（红移$z\lesssim 4500$）周围的电磁能量注入量提出了严格的限制。然而，以高能（$>$ keV）可见标准模型粒子的形式注入的能量不是瞬时沉积的。能量注入的时间和所有能量都沉积到背景重子气体和CMB光子上的时间之间有相当大的延迟，再加上测量CMB各向异性的非凡精度，意味着CMB各向异性对在复合时期之前注入的能量很敏感。我们发现，CMB各向异性功率谱是敏感的能量注入，即使在$z = 10000$，给予更强的约束相比，大爆炸核合成和CMB频谱失真。我们推导出，使用普朗克CMB数据，通过显式地发展膨胀宇宙中的电磁级联，从而扩展以前的约束，以较低的粒子寿命长寿命的不稳定粒子衰变在红移$z\lesssim 10000$（寿命$τ_X\gtrsim 10^{11}$ s）的约束。我们还重新审视BBN约束，并表明延迟注入的能量是重要的BBN约束。我们发现，当我们放松准静态或现场假设时，约束可以减弱几个到几乎一个数量级的因素，这取决于能量。
2019-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
CMB Constraints On The Thermal WIMP Mass And Annihilation Cross Section
热遗迹，通常被称为弱相互作用大质量粒子（WIMP），是在宇宙早期演化过程中产生的粒子，其现在（遗迹）的丰度仅取决于它的质量和它的热平均湮灭截面（湮灭率因子）σ vann。目前的观测限制，不存在这种影响提供了边界的质量和湮灭截面的遗迹粒子，可能，但不一定是暗物质的候选人。对于暗物质候选者WIMP，CMB约束为湮灭截面设定了一个上限，导致其质量的下限取决于WIMP是否是其自身的反粒子。对于自共轭WIMP，m_min = 50fGeV，其中f是电磁能量效率因子。对于非自共轭的WIMP，最小质量是两倍大。对于暗物质密度的次主导分量WIMP，其质量没有约束，并且由CMB施加的湮灭截面的上限转变为湮灭截面的下限。这些结果概述和量化这里使用最新的CMB约束的稳定，对称（粒子和反粒子的数量相等），WIMP的湮灭是s波为主，和粒子，或不是，自己的反粒子。
2015-03-05 astro-ph.CO hep-ph
An analysis of constraints on relativistic species from primordial nucleosynthesis and the cosmic microwave background
我们提出的限制相对论物种的数量从联合分析的宇宙微波背景（CMB）的波动和轻元素丰度（氦和氘）相比，大爆炸核合成（BBN）的预测。我们的BBN计算包括根据最近的实验和理论信息对核速率的更新，其中最显著的变化发生在d（p，gamma）^3He的截面。我们计算BBN理论和观测的似然函数，占观测误差和核速率的不确定性，可以很容易地嵌入宇宙学参数拟合。然后，我们表明，CMB和BBN是在很好的协议，这表明相对论物种的数量没有改变的时间之间的BBN和重组的时间。BBN和CMB之间的一致性水平，以及与粒子物理学标准模型的一致性，在某种程度上取决于原始氦丰度测定之间的系统差异。我们表明，有趣的约束可以得出相结合的CMB和D/H观测与BBN理论，这表明改进的D/H约束将是一个非常有价值的宇宙学探测。
2011-12-12 astro-ph.CO nucl-th
The Role of Big Bang Nucleosynthesis in Joint Cosmological Analyses
Boston University（波士顿大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究利用普朗克CMB和DESI DR2 BAO数据，首次在联合分析中边缘化BBN干扰参数，给出精确的哈勃常数和有效中微子数，并建议BBN处理流程以准确考虑预测不确定性。
2026-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Primordial lepton asymmetries in the precision cosmology era: Current status and future sensitivities from BBN and the CMB
使用一个新的极端贫金属系统的样本，EMPRESS调查最近报告了一个原始的氦丰度是$3σ$小于从标准的大爆炸核合成（BBN）方案的预测。这个测量可以解释为电子中微子味中原始轻子不对称性的暗示。EMPRESS结果的启发，我们提出了一个全面的分析轻子不对称性的测量原始元素的丰度，随着宇宙微波背景（CMB）数据从普朗克。假设我们的宇宙中没有暗辐射，我们发现电子中微子化学势$ξ_{ν_e} = 0.043 \pm 0.015$，它偏离零$2.9σ$。如果不假设宇宙中暗辐射的丰度，化学势为$ξ_{ν_e} = 0.046 \pm 0.021$，它与零的偏差为$2.2σ$。我们还发现，这一结果是相当不敏感的核反应速率的选择。如果氦的真实丰度与EMPRESS中心值相对应，那么西蒙斯天文台和CMB-S4未来的CMB观测将分别增加非零轻子不对称性对$4σ$和$5σ$的重要性（假设没有暗辐射），或对$3σ$的重要性（假设没有暗辐射的丰度）。
2023-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos And Big Bang Nucleosynthesis
根据粒子物理学和宇宙学的标准模型，当前宇宙中应该存在类似于宇宙微波光子背景的宇宙中微子背景。弱相互作用的弱点使得中微子背景无法用现有技术检测到。然而，宇宙中微子背景可以通过它对大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）辐射的宇宙学效应间接探测。在这篇BBN评论中，重点关注中微子，更一般地说是暗辐射，对“等效中微子”（暗辐射）的数量，重子不对称性（重子密度）和可能的轻子不对称性（中微子简并度）的BBN约束进行了审查和更新。BBN对暗辐射和重子密度的限制来自于对氘和氦-4的原始丰度的考虑，与CMB的互补结果非常一致，提供了一个暗示性的，但目前还没有定论的暗辐射存在的暗示，它们限制了任何轻子的不对称性。对于这里考虑的所有情况，都存在一个“锂问题”：BBN预测的锂丰度超过观测推断的原始值约3倍。
2012-07-31 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
The BAO+BBN take on the Hubble tension
许多试图用扩展的宇宙学模型来解决哈勃张力的尝试，都是在背景宇宙学的水平上，将增强的遗迹辐射密度与影响宇宙学扰动演化的新物理成分结合起来。几位作者指出，结合重子声学振荡（BAO）和大爆炸核合成（BBN）的数据，可以独立于CMB图和超新星数据来探测背景宇宙学历史。使用国家的最先进的假设BBN，我们确认，结合BAO，氘，氦数据与SH0ES测量下的$Λ$ CDM假设在3.2 $σ$水平的紧张局势，而在与CMB值密切一致。我们随后表明，浮动的辐射密度参数$N_\mathrm{eff}$只减少了张力下降到2.6 $σ$的水平。这一结论完全独立于任何CMB数据，表明高$N_\mathrm{eff}$解释额外的遗迹（自由流或自相互作用）并不能为危机提供明显的解决方案，甚至在背景宇宙学的水平上也不能。为了规避这种强约束，（i）额外的辐射必须在BBN之后产生，以避免氦约束，以及（ii）必须在扰动水平上调用额外的成分，以使这种额外的辐射与CMB和LSS数据相一致。
2019-08-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Mixed Dark-Matter Scenarios of WIMPs and Primordial Black Holes from CMB and 21-cm observations
我们考虑的暗物质（DM）的方案组成的混合物的WIMP和PBH和研究有多少比例的总DM可以PBH。在这种情况下，PBH可以吸积的WIMP，从而增强加热和电离的星系际介质由于WIMP湮灭。我们表明，CMB数据可以给严格的界限上允许的PBH分数是可比的，甚至比那些从伽马射线数据依赖于DM质量更紧。例如，MCMC似然分析使用普朗克CMB数据导致绑定PBH DM分数相对于总的暗物质$f_{\rm PBH} \lesssim {\cal O}( 10^{-10}\sim 10^{-8})$的WIMP质量$m_χ\sim {\cal O}(10\sim 10^3)$ GeV与传统的DM湮灭截面$\langle σv \rangle=3 \times 10^{-26}~\rm cm^3/s $。我们还研究了全球21厘米信号测量的可行性，以提供严格的限制PBH分数。
2021-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Improved BBN Constraints on the Variation of the Gravitational Constant
大爆炸核合成（BBN）对宇宙膨胀率非常敏感。如果引力常量$G$在核合成时期的值与今天不同，那么轻元素的原始丰度就会受到影响。在这项工作中，我们改进了这种变化的界限，使用最近的原始元素丰度的测定，更新的核和弱反应速率和观测的宇宙微波背景（CMB）。当结合测量的丰度和普朗克的CMB观测的重子密度，我们发现$G_\mathrm{BBN}/G_0 = 0.99^{+0.06}_{-0.05}$在$2σ$的置信水平。如果$G$随时间的变化是线性的，我们发现$\dot{G}/G_0 = 0.7^{+3.8}_{-4.3}\times 10^{-12} \, \mathrm{yr}^{-1}$，也是在$2σ$。这些边界是显着强于以前的原始核合成研究，并与CMB，恒星，太阳系，月球激光测距，脉冲星定时和引力波的限制。
2020-02-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Neutron Mean Life and Big Bang Nucleosynthesis
我们探讨了中子寿命及其不确定性对标准大爆炸核合成（BBN）的影响。BBN描述了轻核素$^1{\rm H}$、${\rm D}$、$^3{\rm H}$ + $^3{\rm He}$、$^4{\rm He}$和$^7{\rm Li}$ + $^7{\rm Be}$在宇宙时间的最初几分钟内的宇宙产生。中子平均寿命$τ_n$在现代BBN计算中有两个作用：（1）规范化弱$n \leftrightarrow p$互变的矩阵元，（2）设定弱相互作用冻结后的自由中子衰变速率。我们回顾了$τ_n$测量和BBN之间的相互作用的历史，并提出了轻元素丰度的灵敏度现代中子寿命测量的研究。我们发现，$τ_n$的不确定性占主导地位的预测$^4{\rm He}$误差预算，但这些理论误差仍然小于$^4{\rm He}$观测的不确定性，即使在最近的中子寿命测量的分散。对于其他轻元素的预测，$τ_n$的贡献可以忽略不计，他们的错误预算。把这个问题，我们结合目前的BBN和宇宙微波背景（CMB）测定的宇宙重子密度$\textit{predict}$的“宇宙学首选”的平均寿命的$τ_{n}({\rm BBN+CMB}) = 870 \pm 16 \ \rm sec$，这是符合实验的平均寿命测定。我们继续表明，如果未来的天文和宇宙学氦观测可以达到$^4{\rm He}$质量分数$Y_p$的$σ_{\rm obs}(Y_p) …
2023-03-07 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Non-thermal WIMPs as "Dark Radiation" in Light of ATACAMA, SPT, WMAP9 and Planck
普朗克和WMAP 9卫星以及ATACAMA和南极望远镜最近提供了关于喜剧微波背景角功率谱的结果。数据初步表明，在早期宇宙中存在额外的辐射成分。在这里，我们表明，这个额外的组件可以模仿普通的WIMP暗物质粒子的大部分是冷的，但与一小部分是非热产生的相对论状态。我们提出了几个例子的理论，这种情况下，明确实现，并探讨相关的参数空间与BBN，CMB和结构形成界限一致。
2013-04-18 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraints on WIMP Annihilation: Energy Absorption During the Recombination Epoch
我们详细计算了暗物质湮灭注入的能量在z ~ 1000处加热和电离光子-重子等离子体的速率，并为广泛的湮灭通道和DM质量的相关红移范围提供了精确的拟合函数。由此产生的扰动的电离历史可以约束的CMB温度和偏振角功率谱的测量。我们表明，模型，适合最近测量的过剩10-1000 GeV的电子和正电子宇宙射线已经接近95%的置信限从WMAP。最近发射的普朗克卫星将能够排除DM对这些过度的广泛解释。在暗物质的模型与索默托增强湮灭，其中sigma v上升与WIMP速度下降，直到某个饱和点，WMAP 5的约束意味着，增强必须接近地球附近的饱和。
2009-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Helium And the Cosmic Background Radiation
原始核合成的产物和宇宙微波背景（CMB）光子是宇宙早期演化的遗迹，它们的观测探索了宇宙学的标准模型，并为宇宙学和粒子物理学的标准模型之外的新物理学提供了窗口。在标准的热大爆炸宇宙学中，早在任何恒星形成之前，宇宙中重子质量的很大一部分（~25%）就应该是氦-4核的形式。由于目前的4 He观测仅限于恒星核合成发生的低红移区域，因此对高红移的星前4 He的观测将构成对热大爆炸宇宙学的基本测试。在复合时，在大爆炸核合成（BBN）结束很久之后，CMB上的温度各向异性谱取决于4 He丰度，通过其与电子密度的联系以及电子密度对Silk阻尼的影响。由于4 He的残余丰度对重子的普遍密度相对不敏感，但对非标准的早期宇宙膨胀率敏感，因此4 He的原始质量分数Yp提供了对BBN和CMB的标准模型的一致性的测试，并提供了对非标准物理的约束。在这里，WMAP七年的数据（补充其他CMB实验），这导致在高红移Yp的间接测定，进行比较的BBN预测和独立的，直接的观测4 He在低红移，河外HII地区。目前，由于CMB测定的原始4 He丰度（以及从H II区观测推断的氦丰度）存在很大的不确定性，BBN预测和CMB观测之间的任何差异都很小，在< 1.5 sigma的水平。
2010-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs
我们计算了当前和未来的宇宙微波背景（CMB）测量对质量低于电弱标度的湮灭暗物质（DM）的约束：m_{DM} = 5 - 100 GeV。特别是，我们把我们的注意力集中在这个质量范围的低端，作为DM粒子与质量m_{DM}~10 GeV最近已被声称是一致的CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果，同时也提供了可行的DM候选人来解释费米和WMAP雾的测量。（目的）研究CMB谱与粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型依赖性。我们试图找到一个简单而实用的配方，估计当前和未来的CMB边界上的广泛的一类DM湮灭模型。（结果）在所研究的DM质量范围内，DM湮没的CMB信号与DM晕的大尺度结构形成、分布和轮廓等宇宙学不确定性的细节无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以用一个参数来描述，即DM湮灭过程中中微子带走的能量比例。作为主要结果，我们提供了一个简单而通用的计算轻WIMP湮灭截面的CMB约束的拟合公式。我们表明，热遗迹DM在CoGeNT，DAMA青睐的质量范围是在一个严重的冲突与目前的CMB数据的湮灭通道与中微子很少，肯定会被普朗克任务测试的所有可能的DM湮灭通道。此外，我们的发现强烈反对这样一种说法，即能量为m_{DM}~10 GeV、能量为$~9 × 10 ^{-25} cm ^{3} s ^{-1}的热残余DM湮灭可能是费米和WMAP雾的原因。<sigma_av>
2011-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological measurement of the gravitational constant $G$ using the CMB, the BAO and the BBN
本文结合Planck PR4、DESI DR1 BAO与BBN原初氦丰度，在宇宙学尺度测定引力常数$G$，精度达1.8%，且对非标准暗能量和非平坦模型稳健。
2024-11-26 astro-ph.CO
Constraints on primordial black holes with CMB spectral distortions
在由原始黑洞（PBH）和弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的混合暗物质场景中，WIMPs可以吸积到PBH上，在早期宇宙中形成具有密度尖峰的超紧小晕（UCMHs）。与经典的暗物质晕相比，UCMH形成时间更早，中心密度更高。由于湮没率与WIMP粒子数密度的平方成正比，因此可以预计，在UCMH中WIMP粒子的湮没会增强，并对早期宇宙产生影响。在复合时间和物质辐射相等之间，UCMH中WIMP湮灭释放的能量被注入宇宙，导致CMB $y$型扭曲。我们利用远红外绝对分光光度计（FIRAS）的观测结果研究了这些影响，并推导出了多溴联苯的丰度上限。我们发现，对于WIMP的质量范围$1\le m_χ\le 1000~\rm GeV$，PBH的丰度上限是$5\times 10^{-3}\le Ω_{\rm PBH}\le 5\times 10^{-2}$。
2022-08-31 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Parameter Estimation with a Joint-Likelihood Analysis of the Cosmic Microwave Background and Big Bang Nucleosynthesis
New York University（纽约大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Boston University（波士顿大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
本文通过联合分析CMB和BBN数据，利用贝叶斯推断确定有效中微子种类数，并评估Lambda冷暗物质模型的可靠性。
2025-11-27 astro-ph.CO hep-ph
New Bounds for Axions and Axion-Like Particles with keV-GeV Masses
我们给出了更新的约束假设的光玻色子与双光子耦合，如轴子或类轴子粒子（ALP）。我们专注于大爆炸核合成（BBN）附近发生衰变的质量和寿命，从而改变重子-光子比和BBN时代和宇宙微波背景（CMB）最后散射时代之间的相对论自由度的数量，特别是这样的$N_{\rm eff}^{\rm CMB} < N_{\rm eff}^{\rm BBN}$和$η^{\rm CMB} < η^{\rm BBN}$。这里提出的新的限制来自普朗克测量的CMB功率谱结合最新的推断原始$^4$他和D/H丰度。我们发现，以前允许的区域在参数空间附近的$m=1\,\rm MeV$和$τ=100\,\rm ms$，一致的QCD轴子所产生的对称性破缺附近的电弱标度，现在排除在$>3σ$的CMB+D/H测量的组合，如果只有ALP和三个热化中微子物种有助于$N_{\rm eff}$。如果存在额外的轻自由度，则该束缚松弛，在这种情况下，其贡献限于$ΔN_{\rm eff}=1.1\pm0.3$。我们给出的预测表明，一些实验预计将达到进一步测试该区域所需的灵敏度，如第四阶段CMB和SUPER-KEKB，后者是对任何额外自由度不敏感的直接测试。
2015-01-16 astro-ph.CO
Limits on Brane-World and Particle Dark Radiation from Big Bang Nucleosynthesis and the CMB
暗辐射这个术语既用来描述没有相互作用的中微子，也用来修正最简单的五维RS-II膜世界宇宙学中的弗里德曼方程。本文根据轻元素核反应率、观测到的轻元素丰度和宇宙微波背景（CMB）功率谱的最新结果，考虑了暗辐射两种含义的限制。在大爆炸核合成（BBN）过程中加入暗辐射改变了弗里德曼膨胀率，导致核反应在不同的温度下冻结。这改变了BBN末端的最终轻元素丰度。它对CMB的影响是改变末次散射表面的有效膨胀率。我们发现，BBN约束减少了允许的范围为两种类型的暗辐射在10兆电子伏之间的$-12.1\%$和$+6.2\%$的{ \bf总}背景能量密度在10兆电子伏。将这个结果与CMB功率谱的拟合相结合，产生了粒子与膜世界暗辐射的不同结果。在膜世界中，范围从$-6.0\%$减小到$+6.2\%$。因此，我们发现，暗辐射的背景总相对论质量能量密度$ρ_{\rm DR}/ρ$的比例是一致的，虽然仍然有一个非常轻微的偏好为正（而不是负）的贡献。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ph
CMB and 21cm bounds on early structure formation boosted by primordial black hole entropy fluctuations
除了传统的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）之外，暗物质（DM）还可以由原始黑洞（PBH）组成。PBH数密度的泊松涨落产生的等曲率扰动可以在小尺度下支配物质功率谱，促进早期结构的形成。我们研究了这些早期形成的结构的WIMP湮灭如何影响CMB（特别是E模偏振各向异性和$y$型光谱失真）和全球21厘米信号。我们的研究将是特别感兴趣的轻（亚GeV）弱相互作用的情况下，已较少探索相比，混合DM方案组成的PBH和重（$\gtrsim 1$ GeV）弱相互作用。例如，对于自湮灭DM质量$m_χ=1$ MeV和热平均湮灭截面$\langle σv \rangle \sim 10^{-30} \rm cm^3/s$，最新的普朗克CMB数据要求PBH相对于整个DM的分数对于亚太阳质量的PBH最多为${\cal O}(10^{-3})$，并且可以从全球21 cm测量中获得更紧密的边界（通过因子$\sim 5$）。
2021-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Big-Bang Nucleosynthesis After Planck
我们根据最终的普朗克数据发布和其他最近的发展，并在未来的测量预期大爆炸核合成（BBN）的状态进行评估。普朗克数据将宇宙重子密度固定在0.9%的精度，并确定氦丰度和中微子的有效数，其精度分别接近天文和BBN测量。此外，新的高红移测量使D/H比理论预测更精确，新的Li/H数据再次证实了锂问题。我们提出了新的${}^{7}{\rm Be}(n,p){}^{7}{\rm Li}$率使用新的中子捕获测量，我们还研究了拟议的变化的影响，$d(p,γ){}^{3}{\rm He}$率。利用这些结果，我们进行了一系列的可能性分析。我们评估BBN/CMB的一致性，注意我们的结果如何取决于普朗克数据的选择，以及结果如何取决于非BBN，非普朗克数据集的选择。最重要的是，锂问题仍然存在，而且在D/H观测约束非常严格的情况下确实更加严重;新的中子俘获数据揭示了系统性，这在一定程度上增加了不确定性，因此稍微减少了问题，但基本上没有改变问题。我们证实，$d(p,γ){}^{3}{\rm He}$理论速率带来D/H的协议，并略有增加7锂，需要在BBN能量的新的实验数据。把锂的问题放在一边，我们发现BBN的中微子种类的有效数是$N_ν= 2.86 \pm 0.15$。未来的CMB第4阶段测量有望在BBN参数方面取得实质性的改进：氦丰度的测定将与最好的天文测定相竞争，而$N_{\rm eff}$将接近能够检测原始等离…
2019-12-03 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
New observational limits on dark radiation in brane-world cosmology
在最简单的五维RS-II膜世界宇宙学中，暗辐射项是对能量动量张量的修正。在本文中，我们重新审视暗辐射的基础上的最新结果轻元素核反应率，观测到的轻元素丰度和功率谱的宇宙微波背景（CMB）。在大爆炸核合成过程中加入暗辐射改变了弗里德曼膨胀率，导致核反应在不同的温度下冻结。这改变了BBN末端的最终轻元素丰度。它对CMB的影响是改变末次散射表面的有效膨胀率。我们发现，我们所采用的BBN约束减少了暗辐射的允许范围之间的$-12.1\%$和$+6.2\%$的环境背景能量密度。将该结果与CMB功率谱的拟合相结合，范围减小到$-6.0\%$到$+6.2\%$。因此，我们发现，暗辐射的背景总相对论质量能量密度$ρ_{\rm DR}/ρ$的比例是一致的，虽然在BBN分析可能有轻微的偏好为负的贡献。然而，BBN约束强烈依赖于所采用的原始氦丰度。
2017-01-01 astro-ph.CO hep-ph
A new tension in the cosmological model from primordial deuterium?
最近对D（p，$γ)^3$ He）核反应截面和中子寿命的测量，以及对来自宇宙微波背景（CMB）分析的宇宙学重子丰度的重新评估，要求对大爆炸核合成（BBN）过程中产生的轻元素的丰度预测进行更新。虽然在早期被认为是热大爆炸模型的支柱，但BBN的约束力主要取决于氘丰度。我们指出一个新的$\simeq1.8σ$ -张力的重子密度，或相当于D/H丰度，之间的值推断，一方面从分析的原始丰度的轻元素，另一方面，从组合的CMB和重子振荡数据。这引起了人们对该理论这一部分的关注，并使我们有机会在精确宇宙学的背景下重新评估BBN的地位。最后，本文介绍了BBN码PRIMAT的升级。
2021-01-25 astro-ph.CO nucl-th
Constraints On Scalar-Induced Gravitational Waves Up To Third Order From Joint Analysis of BBN, CMB, And PTA Data
本文联合BBN、CMB与PTA数据研究二阶和三阶标量诱导引力波，给出原初曲率谱振幅与峰值频率限制，并指出三阶引力波在较大振幅下贡献更显著。
2024-01-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Big Bang Nucleosynthesis: 2015
大爆炸核合成（BBN）描述了在宇宙时间的最初几秒钟内，通过四种基本力之间的动态相互作用产生最轻的核素。我们简要地概述了这一物理学的要点，并提出了新的计算轻元素丰度通过锂6和锂7，更新核反应和不确定性，包括那些在中子寿命。我们提供了适合这些结果作为重子密度和中微子味的数量，N_nu的函数。我们回顾了BBN的最新进展，特别是新的，精确的普朗克宇宙微波背景（CMB）测量，现在探测重子密度，氦含量，和有效的自由度，n_eff。这些测量允许严格的测试BBN和宇宙学仅使用CMB数据。我们的可能性分析将2015年普朗克数据链与我们的BBN输出和观测数据进行了卷积。增加轻元素的天文测量增强了BBN的力量。我们包括一个新的测定原始氦丰度在我们的可能性分析。新的D/H观测结果比相应的理论预测更精确，并且与标准模型和普朗克重子密度一致。此外，当与CMB重子密度结合时，D/H现在提供了对N_nu的严格测量，并提供了2sigma上限N_nu < 3.2。CMB和D/H观测的新精度使D/H预测成为最大的不确定性来源。因此，BBN计算的未来改进将依赖于改进的核截面数据。与D/H和he 4相反，li 7的预测仍然与观测不一致，也许指向新的物理学。
2015-05-05 astro-ph.CO
Additional Light Sterile Neutrinos and Cosmology
诱人的宇宙学和地球证据表明，轻中微子的数量可能大于3，激发了对额外轻物质的宇宙学界限的仔细重新检查。大爆炸核合成限制了核合成过程中存在的相对论中微子种类的数量，$N_{eff}^{BBN}$，而CMB角功率谱的测量限制了物质辐射相等时相对论中微子的有效能量密度，$N_{eff}^{CMB}$。在许多情况下，新的无菌中微子种类可能对$ΔN_{eff}^{BBN}$和$ΔN_{eff}^{CMB}$有不同的贡献，其质量可能与调和宇宙学约束和地球上各种中微子振荡的说法有关。我们考虑的情况下，两个不育中微子和探讨是否部分热化的不育状态可以缓解之间的紧张关系的宇宙学约束$N_{eff}^{BBN}$和地球上的数据。然后，我们研究了非零中微子质量对辐射丰度的影响，发现质量高于0.5 eV的中微子的$ΔN_{eff}^{CMB}$减少了5%以上。虽然我们在这里研究的影响可能会发挥作用，但我们发现，另外两种轻不育中微子种类不能在95%的置信水平下拟合所有数据。
2013-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraints from big bang nucleosynthesis and cosmological observations on varying Higgs vacuum expectation value
Beihang University（北京航空航天大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；Peking University（北京大学）
该研究通过分析希格斯真空期望值变化对核合成速率的影响，发现提高1.58%可调和轻元素丰度观测与CMB约束，0.2%提升可部分缓解宇宙锂问题。
2026-10-19 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Big-Bang Nucleosynthesis and WIMP Dark Matter Freeze-Out as Probes of Yukawa Cosmology
Shiraz University（设拉子大学）
该研究以大爆炸核合成、WIMP暗物质退耦为探针，推导汤川宇宙学的修正弗里德曼方程等，得到汤川耦合的多组约束，证实其为可检验的早期宇宙物理框架。
2026-08-11 astro-ph.CO gr-qc
Limits on Non-Relativistic Matter During Big-Bang Nucleosynthesis
本文研究大爆炸核合成期间非相对论无压物质的衰变效应，利用轻元素丰度和CMB数据限制其寿命与密度，发现电磁衰变物质可更好地拟合Planck给出的N_ν偏低结果，并给出参数限制。
2024-01-16 astro-ph.CO hep-ph
The LBT $Y_{\rm p}$ Project V: Cosmological Implications of a New Determination of Primordial $^4$He
TRIUMF（特利安夫实验室）；William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所）；University of Illinois（伊利诺伊大学）；Gonzaga University（冈萨加大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Northwestern University（西北大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
LBT Y_p项目通过新确定的原初^4He丰度，结合氘测量和BBN模型，得出宇宙质子-光子比和轻子种类数，验证了标准模型与宇宙学的一致性。
2026-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Probing the BSM physics with CMB precision cosmology: an application to supersymmetry
在BBN之前的宇宙历史是由粒子物理学的标准模型（BSM）之外的物理学高度决定的，并且它在观测上受到很差的约束。正在进行的和未来的CMB观测值的精确测量可以为我们提供有关前BBN时代的重要信息，因此可能会测试不同BSM场景的宇宙学预测。超对称性是一个特别有动机的BSM理论，通常情况下，不同的超对称性破缺方案需要不同的宇宙历史，具有特定的再加热温度或低熵产生，以便在宇宙学上可行。在本文中，我们量化的影响可能的替代宇宙历史的$n_s$和$r$ CMB观测值假设一个通用的非热阶段后，宇宙暴胀。我们分析了TeV，特别是多TeV的超对称性破缺计划假设中性子和引力子暗物质的情况下。我们补充我们的分析考虑Starobinsky $R^2$通货膨胀模型来验证改进的CMB预测，早期宇宙宇宙演化的统一描述产生。我们的分析强调了CMB精确测量的重要性，在某种程度上，可以看作是对超对称性或其他BSM理论的实验室实验研究的补充。
2018-03-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Using Big Bang Nucleosynthesis to Extend CMB Probes of Neutrino Physics
我们目前的计算表明，即将到来的宇宙微波背景（CMB）实验将有能力改善目前的中微子质量的限制，并提供新的限制中微子简并参数。后者可能超过大爆炸核合成（BBN）和观测推断的原始氦丰度。这些结论来自我们的蒙特卡罗马尔可夫链（MCMC）模拟，其中包括一个完整的BBN核反应网络。这提供了氦丰度，重子数，三个单独的中微子简并参数和其他宇宙学参数的自洽处理。分析了引力透镜效应对CMB对中微子静止质量和简并度参数的影响。我们发现，对于普朗克实验，总的（总和）中微子质量$M_ν > 0.29$ eV可以排除在$2σ$或更好。同样，中微子简并参数$ξ_{ν_{e}} > 0.11$和$| ξ_{ν_{μ/τ}} | > 0.49$也可以在$2σ$置信度下检测或排除。对于POLARBEAR，我们发现相应的可检测值为$M_ν> 0.75 {\rm eV}$、$ξ_{ν_{e}} > 0.62$和$| ξ_{ν_{μ/τ}}| > 1.1$，而对于EPIC，我们得到$M_ν> 0.20 {\rm eV}$、$ξ_{ν_{e}} > 0.045$和$|ξ_{ν_{μ/τ}}| > 0.29$。我们对EPIC的预测表明，CMB观测有可能对中微子简并参数设置约束，这些约束优于BBN导出的限制，并且比当前WMAP导出的限制好一个数量级。
2010-05-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmological Implications of Gauged $U(1)_{B-L}$ on $ΔN_{\rm eff}$ in the CMB and BBN
本文研究了源自规范 U(1)_{B-L} 的轻玻色子 X 通过冻结产生对 CMB 和 BBN 中 ΔN_eff 的影响，发现该规范对称性受 ΔN_eff 约束比以往更强，且未来 CMB 观测可探索新的参数空间。
2024-04-29 astro-ph.CO hep-ph
A Rich Tapestry: Supersymmetric Axions, Dark Radiation, and Inflationary Reheating
我们利用超对称性、暴胀、轴子、大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景辐射（CMB）之间的互补性，结合最近的Planck和BICEP结果来约束超对称轴子模型.特别是，我们得到BBN边界来自改变轻元素丰度考虑到强子和电磁能量注入，和CMB约束黑体光谱失真。最后，我们概述了这些超对称模型的可行与排除的区域，可能占观察到的温和的暗辐射。
2014-11-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Self-annihilating dark matter and the CMB: reionizing the Universe and constraining cross sections
我总结了最近的进展，在确定自湮灭的WIMP暗物质的重组历史的修改的影响，在时间早于天体物理对象的形成。根据质量和自湮灭截面，WIMP DM可以在z > 6处再现相当数量的总自由电子丰度;如已知的，这影响CMB温度和偏振相关谱，并且可以用于在粒子质量与截面平面中设置严格的边界。WMAP 5的数据已经强烈反对能够解释最近宇宙正电子和电子异常的DM湮灭的区域，而原则上普朗克任务有可能看到由该区域的候选者产生的信号，或者来自热湮灭截面<sv>=3e-26 cm 3/s和质量低于50 GeV的WIMP。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
LINX: A Fast, Differentiable, and Extensible Big Bang Nucleosynthesis Package
New York University（纽约大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Boston University（波士顿大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
LINX是一种基于JAX的可微分大爆炸核合成代码，可快速进行参数估计，并支持与CMB功率谱模拟器联合分析。
2025-11-27 astro-ph.CO hep-ph
MeV-scale Seesaw and Leptogenesis
我们研究了具有三个右手中微子且Majorana质量低于π介子质量的I型跷跷板模型。在这个质量范围内，模型参数空间不仅受到解释轻中微子质量的要求的强烈约束，而且还受到实验研究和宇宙学考虑的约束。在现有的文献中，已经确定了潜在可行参数空间的三个不相交区域。在其中一个星系中，所有的重中微子都在大爆炸核合成前不久衰变。在其他两个区域，其中一个重中微子要么在BBN和CMB退耦之间衰变，要么是准稳定的。我们表明，以前未考虑的限制，从光致衰变的核几乎排除了所有相关的衰变之间发生的BBN和CMB去耦。非常值得注意的是，如果所有的重中微子都在BBN之前衰变，宇宙的重子不对称性可以用低尺度的轻子生成来解释，也就是说，除了避免实验和宇宙学约束所需的调整之外，不需要进一步的调整。这激发了在π衰变实验中寻找重中微子的动机。
2021-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Updated and Projected Cosmic Microwave Background Bounds on WIMP Annihilation
MIT（麻省理工学院）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
该研究更新了CMB对WIMP湮灭的约束，并预测未来巡天将通过结合低噪声卫星和高分辨率地面观测，将约束改进约60%。
2025-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on neutrino masses from WMAP5 and BBN in the lepton asymmetric universe
本文利用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法对中微子的质量$m_ν$和简并参数$ξ_i$等性质进行了约束.为了一致地考虑简并度参数的影响，我们对每个$ξ_i$和其他宇宙学参数的值运行大爆炸核合成代码来估计氦丰度，然后将其用于计算CMB各向异性谱，而不是将其视为自由参数。我们发现，对$m_ν$的约束是相当强大的，并没有变化很大，即使轻子不对称性是允许的，并给出了$\sum m_ν< 1.3 \rm eV$（$95 % \rm C.L.$）。
2009-07-03 astro-ph.CO hep-ph
Big Bang For Your Helium Buck
University of Washington（华盛顿大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
利用LBT对原始氦丰度的测量，我们展示了不依赖BBN的CMB宇宙学约束的稳健性，并应用于新物理场景，排除了多数模型，同时为中子寿命异常提供了独立检验。
2026-09-14 astro-ph.CO
Constraints on primordial lepton asymmetries with full neutrino transport
本文针对原初中微子不对称性限制的简化方法缺陷，结合MeV时代中微子演化代码与BBN计算，解决味平衡不成立和再加热相关问题，发现当前观测下初始不对称性空间无界，预测未来CMB实验可扭转此局面。
2024-11-27 astro-ph.CO hep-ph
Unraveling the early universe's equation of state and primordial black hole production with PTA, BBN, and CMB observations
该研究联合 PTA、BBN 与 CMB 数据，提出在暴胀后引入软 EoS 时期以抑制 SIGWs 解释中的 PBH 过度产生，并证明其可同样好地拟合 PTA 观测。
2024-09-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Comprehensive Constraints on Dark Radiation Injection After BBN
本研究结合多类宇宙学观测数据，对BBN后隐区粒子衰变产生的暗辐射注入给出严格约束，发现其贡献不超过宇宙能量密度的3%，无法有效缓解哈勃张力。
2024-04-11 astro-ph.CO
A closer look at CMB constraints on WIMP dark matter
我们使用宇宙微波背景数据从WMAP，SPT，BICEP，和QUaD实验获得的暗物质粒子质量$m_χ$的约束，并表明，合并后的数据需要$m_χ> 7.6$ GeV在95%的置信水平的$χχ\rightarrow b \bar b$通道假设$s-$波湮灭和热截面$<σ_{\rm a} v> = 3 \times 10^{-26}$ cm $^3/$ s。我们研究是否绑定$m_χ$是敏感的$σ_8$测量星系团的观测。$σ_8$的大不确定性和$Ω_{\rm m}$的简并性只允许暗物质质量束缚有很小的改进。对于$χχ\rightarrow b \bar b$通道，增加$N_{\rm eff} = 3.85$的有效类中微子自由度的数量可以在95%的置信度下提高与$m_χ> 8.6$ GeV的结合质量。我们还研究了$z<60$的暗物质晕对宇宙的影响。我们计算的Ostriker-Vishniac功率产生的部分再电离在中间红移$10<z<60$，但发现效果是小的。我们讨论了大角度偏振作为暗物质湮灭的补充探针的重要性。通过进行蒙特卡罗模拟，我们表明，未来的实验，测量从$20 < l < 50$的$EE$功率谱可以排除$m_χ\sim$ 10 GeV在2（3）$σ$水平提供的误差条小于4（3）$\times$宇宙方差。我们表明，普朗克实验将显着提高我们的知识的暗物质属性。
2012-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Early Universe Constraints on Variations in Fundamental Constants Induced by Ultralight Scalar Dark Matter
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Oregon（俄勒冈大学）
本研究探讨超轻暗物质（ULDM）与标准模型粒子二次耦合诱导的基本常数变化的早期宇宙约束，结合CMB和重子声学振荡数据，发现其对低质量ULDM的耦合变化约束更严，且无法解决哈勃张力。
2025-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld Enhancement of DM Annihilation: Resonance Structure, Freeze-Out and CMB Spectral Bound
在过去的几年里，人们对WIMP暗物质模型产生了一些兴趣，该模型具有通过索末菲增强机制的速度依赖截面，索末菲增强机制是由于暗区中的大质量玻色子引起的非相对论效应。在本文的第一部分中，我们找到了三种不同模型势，库仑势，球势和球锥势的助推因子的解析表达式，并与Yukawa势的数值解进行了比较。我们发现，所有的潜力的共振模式可以被铸造成相同的普遍形式。在文章的第二部分中，我们通过数值求解玻尔兹曼方程，对索末菲增强模型的暗物质遗迹密度进行了详细的计算。我们计算预期的扭曲的CMB黑体光谱从WIMP湮灭，并比较这些由FIRAS设置的界限。我们的结论是，只有一小部分的参数空间可以排除由FIRAS的意见。
2011-01-05 astro-ph.CO hep-ph
