Can decaying dark matter scenarios alleviate both $H_0$ and $σ_8$ tensions?
目前宇宙学中的紧张局势，包括$H_0$和$σ_8$，提供了一个强有力的理由来怀疑存在超越宇宙学标准模型（$Λ$ CDM）的物理学。在本文中，我们调查，如果有这些紧张局势之间的关系，并超越冷暗物质的情况。为了模拟非CDM，我们假设一个衰变的暗物质（DDM）是不稳定的，可能会衰变成两个子粒子，冷暗物质，温暖的暗物质，和暗辐射的组合，探索一个广阔的时代的可能性。我们根据CMB数据检查了我们的模型，可以表明衰变的暗物质似乎不是解决宇宙学紧张局势的有希望的候选者。
2022-03-17 astro-ph.CO
Decaying Asymmetric Dark Matter Relaxes the AMS-Fermi Tension
AMS-02的第一个结果证实了PAMELA观测到的正电子分数过剩，但光谱比PAMELA的要软一些。在暗物质（DM）的解释中，它在AMS-02和费米-LAT之间产生了紧张关系，后者报告了过量的电子加正电子通量。本文指出，非对称暗物质（ADM）衰变产生的非对称宇宙线使张力松弛。发现在二体衰变的情况下，玻色子ADM在2.4 TeV附近并衰变为$μ^-τ^+$可以显着改善拟合。基于含$LLE^c$算符的$R-$宇称破缺超对称性，提出了一个实现ADM的极小模型，该模型只引入一对单态$(X,\bar X)$和一个微小的耦合$LH_uX$，使ADM共享轻子不对称性，并沿算符$LLE^c$衰变为$μ^-τ^+$.
2014-01-22 astro-ph.CO hep-ph
Decaying dark matter, the $H_0$ tension, and the lithium problem
人们早就知道，如果一部分$χ$型的暗物质粒子是通过重的、相对长寿命的状态（即$X \to χ+ γ$）的衰变与光子$γ$非热结合产生的，那么哈勃常数$H_0$的观测值和推断值之间尖锐的张力就可以得到缓解。最近提出，如果$M= 4$ MeV和$m = 0.04$ keV，则该模型也可以解决长期存在的锂问题，其中$M$和$m$分别是$X$和$χ$的质量。我们用实验来对抗这个提议，并证明冷的暗物质在重组之前就已经衰变，这并不能解决$H_0$问题。此外，我们表明，最好的情况下，用于减轻$H_0$紧张局势的背景下，冷暗物质衰变前的重组时出现的粒子衰变完全进入暗辐射，而留下完全未修改的轻元素的生产。为此，我们计算的一般功能形式描述的数量等效轻中微子物种$ΔN_{eff}$进行的$χ$。我们表明，要解决$H_0$张力在$1σ$水平的$m$需要55%的校正，所需的$ΔN_{eff}$被排除在95% CL普朗克数据。我们主张一个更复杂的动态暗物质模型，以放松$H_0$紧张。
2020-12-31 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Dark Matter as a Possible Solution for Cosmological Tensions
Gettysburg College（葛底斯堡学院）；University of California - Riverside（加州大学河滨分校）
本文研究衰变暗物质（DDM）模型，通过暗物质粒子衰变为中微子和轻费米子抑制晚期结构增长，从而缓解早期与晚期宇宙学探针之间的$S_8$张力。
2026-05-30 astro-ph.CO hep-ph
Linear cosmological constraints on 2-body decaying dark matter scenarios and the $S_8$ tension
“$S_8$张力”是宇宙微波背景辐射（CMB）和弱引力透镜决定物质波动幅度之间的长期差异，参数化为$S_8\equivσ_8(Ω_m/0.3)^{0.5}$，其中$σ_8$是8 $h^{-1}$ Mpc尺度上物质波动的均方根，$Ω_m$是总物质丰度。最近的研究表明，暗物质（DM）衰变为无质量（暗辐射）和大质量（热DM）物质，其寿命为$Γ^{-1} \simeq 55~(\varepsilon/0.007)^{1.4}$ Gyrs -其中$\varepsilon$代表转移到无质量成分的质能分数-可以缓解紧张局势。由于一个快速和准确的流体近似方案的温暖的物种，我们进行了全面的研究，这2体衰变DM的情况下，详细讨论其动力学及其对CMB和线性物质功率谱的影响。然后，我们调查的影响“$S_8$张力”对一些变化的分析：不同的$S_8$先验，普朗克数据中的透镜信息的边缘化，贸易普朗克高$-\ell$偏振数据的SPTPol和ACTPol调查，并列入最近的结果从Xenon 1 T合作。我们的结论是，衰减DM的偏好，明显只有当$S_8$值从弱透镜数据确定的分析，并没有明显降低任何宇宙学数据集考虑的拟合，该模型可以潜在地解释异常电子反冲过剩的Xenon 1 T合作报告。此外，我们明确表明，虽然目前的CMB数据本身不够敏感，无法区分标准CDM和衰减DM，下一代CMB观测（CMB-S4）可以明确地检测到它的…
2022-01-03 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sensitivity forecasts for gravitational-wave detectors to dark matter decaying into gravitons
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
本文基于暗物质衰变产生引力波背景的理论，预测当前及未来引力波探测器对这类信号的灵敏度。
2026-04-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on decaying dark matter from weak lensing and cluster counts
我们重新审视了暗物质在晚期衰变为暗辐射的宇宙学约束。在Enqvist et al.（2015）中，我们主要关注衰变暗物质（DDM）对宇宙微波背景（CMB）和非线性物质功率谱的影响。扩展我们以前的分析，在这里，我们使用N体模拟来研究DDM如何影响晕质量函数。这使我们能够将观察到的Sunyaev-Zel'dovich效应的集群计数研究的寿命上的DDM的约束。我们还分别用Planck 2015和KiDS 450的观测结果更新了CMB和宇宙剪切功率谱的数据。从这些宇宙学观测中，我们从普朗克2015结果（CMB+SZ簇计数）结合KiDS 450和最近的重子声学标度测量获得了寿命$Γ^{-1}\ge 175\,$ Gyr的下限。
2019-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy-dark matter interactions as a solution to the $S_8$ tension
在这项工作中，我们考虑的情况下，暗能量是一个动态的流体，其能量密度可以转移到暗物质通过一个耦合函数成正比的暗能量的能量密度。特别是，我们研究了该模型解决$S_8$张力的能力，并发现针对普朗克，BAO和万神殿的数据，该模型1）可以显着降低张力的重要性，2）这样做不会加剧也不会引入任何其他张力（如$H_0$张力）和3）不会恶化与$Λ$ CDM模型相关的数据集的拟合。我们还测试了模型对弱透镜调查，如KiDS和DES的数据，并发现该模型的能力，以解决$S_8$张力进一步提高，没有任何其他参数或统计措施的显着影响。
2021-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
AMS-02 Antiprotons from Annihilating or Decaying Dark Matter
最近，AMS-02实验报告了宇宙射线反质子超过预期的天体物理背景。我们解释过剩的信号从湮灭或衰变的暗物质，并发现所观察到的光谱很好地拟合添加贡献的质量为O（TeV）或更大的暗物质的湮灭或衰变。有趣的是，质量约为3 TeV的Wino暗物质，其热遗迹丰度与目前的暗物质丰度一致，可以解释反质子过剩。我们还讨论了衰变引力子暗物质与R-宇称破坏的影响。
2015-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Dark Matter and the Hubble Tension
本文研究了衰变暗物质模型对哈勃张力的影响，发现部分暗物质早期衰变为暗辐射的场景能在不破坏晚期宇宙学的前提下修改有效状态方程，利用当前数据估计得到 $H_0=68.73^{+0.81}_{-1.3}$，仍与局部测量值存在 $2.7\sigma$ 张力，需进一步测试更复杂的衰变场景。
2023-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Interpreting the Hubble tension with a cascade decaying dark matter sector
School of Physics, Chongqing University（重庆大学物理学院）
本文提出一个同时包含早期和晚期效应的级联衰变暗物质模型，通过拟合最新宇宙学数据集，发现哈勃张力无法降低到3σ以下，并更新了文献中的张力水平结果。
2026-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological effects of decaying cosmic string loops with TeV scale width
在超对称理论中，早期宇宙中产生的宇宙弦通常具有TeV尺度的宽度，而张力要大得多。在一个尺度范围内，无限大的宇宙弦以弦环的形式释放出相当大一部分能量。这些粗弦环通过粒子发射有效地失去了能量，因此它可能对宇宙学观测产生影响。我们详细研究了TeV尺度宽度的弦环的宇宙学意义，并推导出弦的张力约束。对未来的引力波探测器的影响进行了讨论。
2011-05-23 astro-ph.CO hep-ph
Co-Decaying Dark Matter
我们提出了一种新的热暗物质冻结机制，称为共衰变暗物质。多组分暗扇区与简并粒子和非平衡衰变可以共同衰变，以获得所观察到的遗迹密度。暗物质密度是通过近简并粒子的衰变而呈指数衰减的，而不是通过玻尔兹曼抑制。遗迹的丰度是由暗物质湮灭截面和暗区粒子的衰变率决定的。该机制在广泛的暗物质参数空间中是可行的，具有增强的间接检测信号的鲁棒预测。最后，我们提出了一个简单的模型，实现共同衰变的暗物质。
2016-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Tensions in the dark: shedding light on Dark Matter-Dark Energy interactions
从早期和晚期观测中推断出的哈勃速率之间日益强烈的紧张关系的出现，重新激发了人们对非标准情景的兴趣，目的是协调这些测量。其中一个模型涉及暗物质和暗能量之间的相互作用。在这里，我们考虑这两种流体之间的耦合的一种特定形式的暗能量的能量密度，已被广泛研究的文献，并声称大大减轻哈勃紧张。我们补充的工作已经讨论过的几个以前的分析，并表明，一旦所有相关的宇宙学探测器同时包括，在这个模型中的哈勃参数的值是$H_0=69.82_{-0.76}^{+0.63}$公里/（秒Mpc），这减少了哈勃张力$2.5σ$。此外，我们还进行了统计模型比较，发现$Δχ^2$为$-2.15$（对应于显著性为1.5 $σ$），包含一个额外的自由参数，表明该模型相对于$Λ$ CDM没有明显的偏好，这进一步证实了贝叶斯比的分析。
2020-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes and Co-Decaying Dark Matter
共衰变暗物质的模型导致了一个早期物质主导的时代-在BBN之前-这导致了暗物质子结构生长的增强。如果这些原始结构进一步坍缩，它们可以形成原始黑洞，提供额外的暗物质候选者。我们推导出这些黑洞的质量分数（这不是单色的），并考虑观测约束有多少暗物质可以包括在这些遗迹。我们发现，在许多情况下，它们可能是暗物质的重要组成部分。有趣的是，这些黑洞的质量可以接近太阳质量范围，这为产生像LIGO最近探测到的那些黑洞提供了一种新的机制。
2019-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark sector interaction and the supernova absolute magnitude tension
人们已经深入讨论了宇宙动力学在晚期的变化是否能够解决$H_0$张力。另一方面，也有人认为$H_0$张力实际上是超新星绝对星等$M_B$的张力。在这项工作中，我们鲁棒地约束$M_B$使用Pantheon超新星Ia（SN）的样品，重子声学振荡（BAO），和大爆炸核合成（BBN）的数据，并评估$M_B$张力通过比较三个理论模型，即标准的$Λ$ CDM，$w$ CDM和暗能量（DE）和暗物质（DM）之间的非引力相互作用（IDE）。我们发现，IDE模型可以解决$M_B$张力与耦合不为零，在95\% CL，确认所获得的结果使用$H_0$前。
2021-09-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Decaying warm dark matter revisited
衰变的暗物质模型提供了一种物理上激发的方式，在物质和辐射扇区之间引导能量。原则上，这可能会影响哈勃常数的预测值，以适应CMB推断与当地测量结果之间的差异。在这里，我们重新审视了温暖的暗物质非相对论性地衰变为不可见辐射的模型。特别是，我们重新推导的背景和微扰方程从一个衰变中微子模型，并描述了一个新的，计算效率高的方法计算的衰变产物微扰大多极。我们进行MCMC分析，以约束所有三个模型参数，第一次包括衰变物种的质量，并评估该模型的能力，以减轻哈勃和$σ_8$紧张局势，后者是CMB和弱引力透镜之间的差异约束的幅度上的$8 h^{-1}$ Mpc $^{-1}$规模的物质波动。我们发现，该模型降低了$H_0$张力从$\sim 4 σ$到$\sim 3 σ$，既不增加也不减少$S_8 \equiv σ_8 (Ω_m/0.3)^{0.5}$张力，最终仅显示出相对于$Λ$ CDM的轻微改善。然而，模型的具体参数的值有利于数据被发现是很好的相对论性衰变的逆过程是重要的，呈现一个结论性的评估的衰变温暖的暗物质模型开放未来的工作范围内。
2022-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Constraining decaying dark matter with the effective field theory of large-scale structure
我提出的第一个限制衰变冷暗物质（DCDM）模型由于有效场论的大尺度结构（EFTofLSS）适用于BOSS-DR 12数据。考虑了DCDM的两个唯象模型：i）一部分冷暗物质（CDM）衰变为寿命为$f_{\rm dcdm}$的暗辐射（DR）模型;（二）模型（最近被建议作为$S_8$张力的潜在解决方案），其中所有CDM以一生的$τ$衰变为DR和大量温暖的暗物质（WDM）粒子，与一小部分$\varepsilon$的CDM静止质量能量转移到DR。我讨论的EFTofLSS约束的DCDM模型建议解决的$S_8$紧张局势的影响。
2022-12-06 astro-ph.CO hep-ph
Can decaying vacuum solve the H_0 Tension?
本文分析两种真空衰变Λ(t)CDM模型，发现其结合普朗克与SH0ES数据可得到H_0=73.1±0.86，并以至少6σ置信水平排除非相互作用模型，表明这类模型有望缓解H_0张力。
2025-07-21 astro-ph.CO gr-qc
Anisotropy of Cosmic Background Photons from Annihilating/Decaying Dark Matter
Tohoku University（东北大学）；KEK（高能加速器研究机构）
本文提出计算暗物质衰变或湮灭产生宇宙背景光各向异性角功率谱的方法，强调考虑探测器能量分辨率对结果的重要性，并应用于不同波段望远镜数据。
2026-05-01 astro-ph.CO hep-ph
Breaking Dark: Hunting Heavy Decaying Dark Matter with Tibet AS$_γ$ and LHAASO-KM2A
Indian Institute of Science（印度科学学院）
利用西藏AS$_\gamma$远离银盘漫射伽马射线最新上限及LHAASO-KM2A对银盘漫射伽马射线的测量，对质量约$10^6 - 10^9$ GeV的衰变暗物质寿命施加严格限制，未来高能漫射伽马射线观测或能发现重的衰变暗物质。
2026-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Gamma-Ray Anisotropies from Decaying Dark Matter: Prospects for Fermi LAT
衰变的暗物质粒子可以被间接探测到，因为在弥漫的河外伽马射线背景的能谱中，它超过了简单的幂律。此外，由于地球不是位于银河系暗物质晕的中心，从暗物质衰变的扩散伽马射线通量的外来贡献预计是各向异性的，提供了一个补充的方法，间接寻找衰变的暗物质粒子。在本文中，我们详细讨论了预期的偶极类各向异性的暗物质信号，也考虑到辐射的逆康普顿散射的电子和正电子从暗物质衰变。伽马射线通量各向异性的另一个来源是宇宙尺度上的暗物质密度波动。我们计算了相应的角功率谱的伽玛射线通量和评论的观测前景。最后，我们计算预期的各向异性的衰减暗物质的情况下，可以重现电子/正电子过剩的PAMELA和费米LAT报告，我们估计在不久的将来检测预测的伽马射线各向异性的前景。
2009-12-14 astro-ph.CO hep-ph
Minimal decaying dark matter: from cosmological tensions to neutrino signatures
本文提出一种极小暗物质衰变设定，通过轻子数守恒的高维算符使冷暗物质衰变为暗区费米子和中微子，以解决 $S_8$ 冲突并避开间接搜索限制，指出 JUNO 探测器有望在暗物质质量低于约 1 GeV 时探测到该衰变信号。
2024-03-22 astro-ph.CO hep-ph
Implications of the $S_8$ tension for decaying dark matter with warm decay products
最近的弱透镜观测显示，参数组合$S_8\equivσ_8(Ω_m/0.3)^{0.5}$的直接测量--其中$σ_8$是对8 $h^{-1}$ Mpc尺度上物质波动幅度的测量--与假设$Λ$ CDM模型的宇宙微波背景（CMB）数据重建的值$\sim3σ$不一致。在这篇文章中，我们表明，这是可能的，以解决紧张，如果暗物质（DM）的寿命为$Γ^{-1} \simeq 55 \ \text{Gyrs}$衰减成一个无质量和一个有质量的产品，并转移一小部分$\varepsilon\simeq 0.7 \ \%$的静止质量能量的无质量组件。由大质量子体接收的速度反冲导致在其自由流长度以下的引力成团的抑制，从而与从标准$Λ$ CDM模型推断的值相比，以类似于大质量中微子和标准暖DM的方式降低了$σ_8$值。与后一种情况类似，功率抑制和自由流尺度的时间依赖性允许2体衰变DM情况容纳CMB，重子声振荡，生长因子和未校准的超新星Ia数据。我们简要讨论DM模型的建设，银河系小尺度结构问题和最近的氙-1T过剩的影响。未来在$0\lesssim z\lesssim1$上高精度测量生长因子的实验可以进一步测试这种情况。
2022-03-22 astro-ph.CO hep-ph
The $H_0$ and $S_8$ tensions necessitate early and late time changes to $Λ$CDM
对$Λ$ CDM的仅早期或仅晚期时间改变不足以同时解决$H_0$和$S_8$张力;然而，对$Λ$ CDM的早期和晚期时间改变的组合可以提供对两种张力的解决方案。作为一个例子，我们研究了一个组合的早期暗能量-衰变暗物质模型。虽然早期暗能量有能力解决$H_0$张力，但它导致了$S_8$测量的差异。我们发现，增加衰变暗物质有助于解决$S_8$差异，否则将在早期的暗能量模型中得到增强，而后者能够缓解$H_0$不一致的第95百分位数的间隔。我们的研究结果表明，$Λ$ CDM与$Δ\rm{AIC} = -6.72$的组合模型的偏好，暗示早期和晚期的宇宙修改可能是必要的，以解决宇宙学的紧张局势。
2021-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Decaying dark matter mimicking time-varying dark energy
在$Λ$ CDM模型中，暗物质在比哈勃时间更长的时间尺度上衰变为惰性相对论能量，这将产生一个膨胀历史，这可能被误解为稳定的暗物质具有随时间变化的暗能量。我们计算了相应的伪状态方程参数$\widetilde w_ϕ$，作为红移的函数，并表明$\widetilde w_ϕ$的演化强烈依赖于假设的暗物质密度值，错误地采取了规模为$a^{-3}$。根据后者，可以获得模拟精粹的模型（$\widetilde w_ϕ> -1$）、幻象模型（$\widetilde w_ϕ< -1$）或状态方程参数穿过幻象分界线的模型，从高红移的$\widetilde w_ϕ> -1$发展到低红移的$\widetilde w_ϕ< -1$。目前，所有这些模型一般都向$\widetilde w_ϕ\approx -1$收敛。密度扰动的增长打破了含衰减暗物质的$Λ$ CDM模型和相应的伪精粹模型之间的简并性。
2010-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on Decaying Dark Matter
我们探讨了一个暗物质模型，其中有两种暗物质的质量几乎简并，其中δ = Δ M/M << 1。较重的粒子经历半衰期为τ的两体衰变，变成较轻的暗物质粒子和一个无质量的无相互作用粒子。与以前关于衰变暗物质的工作不同，我们探索了τ> 1亿年的制度和非相对论性的反冲速度vk / c = 1/2。使用一组孤立的暗物质晕的N体模拟，我们展示了如何晕作为tau和vk的函数的变化。当< 40 Gyr is ruled out for vk >我们将模拟结果与矮星系到星团质量的暗物质晕的观测结果进行比较时，我们发现τ为20 km s^{-1}（τ> 10^{-4}）。我们强调哪一组观测应该为衰变和其他类型的暗物质物理学提供更好的未来约束。
2010-11-22 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Simulations of Decaying Dark Matter: Implications for Small-scale Structure of Dark Matter Halos
我们提出了一套N体模拟一类模型中，一个不稳定的暗物质粒子衰变成一个稳定的非相互作用的暗物质粒子，衰变寿命相当于哈勃时间。研究了稳定暗物质受到的运动反冲速度对星系团到银河系质量尺度范围内的暗物质晕结构的影响。对于银河系质量晕，我们使用高分辨率，放大模拟来探索衰变对银河系子结构的影响。一般来说，具有与反冲速度大小相当的圆速度的晕受衰变的影响最大。我们表明，衰变暗物质模型的寿命可比哈勃时间和反冲速度约20-40公里/秒，可以显着减少银河系的subhalos和内部密度的subhalos的丰度。我们还比较了银河系矮卫星星系的观测约束的subhalo圆速度剖面。有趣的是，我们发现，衰变的暗物质模型，不违反当前的天体物理学的限制，可以显着减轻有据可查的“失踪卫星问题”和最近的“太大而不能失败的问题”与丰度和密度的本星系群矮卫星星系。晚期衰变暗物质模型的一个相对独特的特征是，它们预测了晕作为时间函数的显著演化。这是一个重要的考虑因素，因为在高红移下，在衰变之前，衰变模型表现出与冷暗物质相同的结构形成顺序。我们的结论是模型的衰减暗物质作出预测，是相关的解释观测的小星系在本地组，可以测试或约束本地组矮星系的运动学以及即将举行的大规模调查。
2014-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological models with running cosmological term and decaying dark matter
研究了广义$Λ$ CDM模型的动力学性质，其中$Λ$项随宇宙学时间运动。$Λ(t)$项来自标量场$ϕ$与自相互作用势$V(ϕ)$的协变理论。在$Λ(t)=Λ_{\text{bare}}+\frac{α^2}{t^2}$模型的例子中，我们证明了暗物质能量密度标度律的修正机制的存在：$ρ_{\text{dm}}\propto a^{-3+λ(t)}$。讨论了$Λ(t)$项的演化，指出在宇宙演化过程中存在一个长的阶段，在这个阶段中，$Λ(t)$项近似为常数。这种效应证明了阿尔卡尼兹和利马对$Λ(H)$宇宙学的研究方法是正确的。我们还给出了具有暗能量和衰变暗物质的$Λ(t)$ CDM模型和$Λ$ CDM标准宇宙学模型的统计分析。我们将观察数据分为两组：低PDMATHAMT数据（SNIa，BAO，$H(z)$和AP测试）和高PDMATHAMT数据（Planck，WP和透镜）。而对于前者，我们发现参数$λ$的最佳拟合值是正的（$λ=0.0338$，能量转移是从暗能量到暗物质扇区），对于后者，我们发现$λ$是$-0.0199$，这是能量转移是从衰减的暗物质的证据。这种不一致与$H_0$的估计值（分别为$67.77$ km/（s Mpc）和$65.62$ km/（s Mpc））相关。衰减的暗物质导致比CDM粒子轻并保持相对论性的暗物质粒子的质量降低。物质衰变过程的速率被估算出来。我们表明，在衰减的…
2015-09-12 astro-ph.CO gr-qc
XENON1T Anomaly and its Implication for Decaying Warm Dark Matter
在XENON1T探测器中观察到过量的电子反冲数据。对过量的一种合理解释是质量为$2-3\,{\rm keV}$的矢量玻色子的吸收。为此，如果暗光子解释了当前DM丰度，则需要暗光子与光子的动力学混合$κ\!\sim\!10^{-15}$。我们最近提出了一个模型，其中的主要组成部分DM今天是一个衰变的温暖的暗物质（WDM）的寿命相当于当前宇宙的年龄。WDM衰变为无质量的费米子和大质量的暗光子。该模型最初是为了解决$Λ$ CDM所遇到的小规模问题和$H_{0}$张力而设计的。在这封信中，我们表明，大量的暗光子产生的WDM衰变可以识别矢量玻色子诱导的XENON1T实验中的异常过剩。根据母体衰减WDM的寿命，暗光子可以是今天DM布居的主要成分或子成分。
2020-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Resolving XENON Excess With Decaying Cold Dark Matter
我们提出了一个衰变的冷暗物质模型来解释在XENON 1 T实验中观察到的过量电子反冲。在这种情况下，从母暗物质衰变的子暗物质很容易获得足够大的速度，以饱和的电子反冲能量的峰值约2.5 keV，和观测到的信号率可以满足母暗物质的质量为10-200 MeV和寿命大于宇宙的年龄。通过对暗物质探测、宇宙微波背景和大尺度结构实验的验证，我们发现该模型与实验极限是一致的。
2021-05-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Decaying dark matter: a stacking analysis of galaxy clusters to improve on current limits
我们表明，堆叠的方法，星系团可以提高当前的限制衰减暗物质的一个因素$\gtrsim 5-100$，相对于一个单一的源分析，如费米-LAT的全天仪器。基于迄今为止最大的X射线选择星系团样本（MCXC元目录），我们提供了所有的天体物理信息，特别是衰变暗物质的天体物理项，需要用现有的仪器进行分析。
2012-03-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Concentrated Dark Matter: Enhanced Small-scale Structure from Co-Decaying Dark Matter
我们研究的宇宙学后果的共同衰变的暗物质-最近提出的机制耗尽密度的暗物质通过衰变的近简并粒子。这个框架的一般预测是宇宙历史上早期暗物质占主导地位的阶段，这导致小尺度上暗物质扰动的增强增长。我们计算的早期物质占主导地位的阶段的持续时间，并表明，扰动是强大的对冲洗从自由流。增强的小尺度结构预计今天将以紧凑的微晕形式存在，并可能导致间接探测实验的显着提升因素，如FERMI，其中暗物质将作为点源出现。
2017-11-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cold Positrons from Decaying Dark Matter
许多暗物质的模型都包含不止一种新粒子，而这些粒子都是标准模型中的粒子。随着宇宙的演化，较重的粒子常常会衰变成最轻的暗物质粒子。在这里，我们探讨了如果（重粒子）$\rightarrow$（暗物质）衰变的产物之一是正电子，并且其寿命比宇宙的年龄短的可能性。正电子通过散射宇宙微波背景而冷却下来，并最终在落入银河势阱时湮灭。由此产生的511千电子伏通量不仅对这类模型提出了限制，而且甚至可能与INTEGRAL卫星观测到的通量一致。
2012-06-14 astro-ph.CO hep-ph
Heavy decaying dark matter at future neutrino radio telescopes
本文研究了RNO-G、GRAND和IceCube-gen2射电阵列等未来中微子射电望远镜对质量在10^7至10^15 GeV的重衰变暗物质的探测灵敏度，预测了基于宇宙原初中微子和新生脉冲星中微子观测的暗物质寿命保守限制，结果表明这些限制与多信使分析高度互补。
2023-05-31 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Cosmology with Varying Viscosity: a Possible Resolution to the $S_8$ Tension
本研究提出依赖哈勃参数或暗物质密度的可变黏度暗物质模型，可缓解宇宙学标准模型的 $S_8$ 张力，结合大质量中微子分析还能收窄中微子质量范围。
2023-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Indirect Searches for Decaying Dark Matter
大量的观测结果表明存在一种不具有电磁相互作用的未知基本粒子，其中大量的粒子可能是在宇宙历史的早期阶段产生的。这种所谓的暗物质一直存在到今天，占宇宙目前能量预算的26%。构成暗物质的粒子是绝对稳定的，还是有一个有限但很长的寿命，这是一个悬而未决的问题，因为没有已知的一般原理保证完美的稳定性。在这篇文章中，我们审查的观测极限的暗物质粒子的质量在GeV-TeV的范围内使用的观测宇宙流的反物质，γ射线和中微子的寿命。我们还研究了一些理论上的动机的情况下，提供衰变的暗物质的候选人。
2013-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Fully relativistic treatment of decaying cold dark matter in $N$-body simulations
我们提出了$N$体模拟中，无论是所有的，或一部分，冷暗物质衰减非相对论的相对论，非相互作用的暗辐射组件。辐射和广义相对论的所有影响都自洽地包含在线性微扰理论的水平上，因此我们的模拟结果与线性爱因斯坦-玻尔兹曼代码（如CLASS）在适当的大尺度限制下的结果相匹配。我们还发现，标准的，牛顿$N$ -体模拟充分描述在较小尺度（$k \gtrsim 0.1 \, h/{\mathrm{Mpc}}$）在这种类型的模型的非线性演化，只要衰变组件的质量被正确修改，并正确处理的背景演变。也就是说，对于小尺度的研究，广义相对论和辐射的影响可以安全地忽略不计。
2019-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Decaying axinolike dark matter: Discriminative solution to small-scale issues
最新的莱曼- $α$森林数据严重限制了传统的温暖的暗物质解决方案，在冷暗物质范例的小规模问题。另据报道，不受约束的天体物理过程可能会解决这些问题。针对这种情况，我们重新审视了衰减的暗物质解决方案的问题，讨论可能的签名，以区别衰减的暗物质从天体物理过程作为一个解决方案，以小规模的问题。我们考虑类轴子粒子（ALPino）衰变为类轴子粒子（ALP）和引力子，其寿命大约在宇宙年龄附近。ALPino的质量低于PeV，比引力子的质量稍大（$Δm/m\sim 10^{-4}$），因此在ALPino衰变后，暗物质的丰度几乎不会改变。另一方面，从ALPino衰变产生的引力子获得了$\sim 30 \,{\rm km / s}$的反冲速度，这比矮星系的圆周速度大得多，足以影响它们的暗物质分布。$α$森林约束被解除，因为只有一小部分（$\sim10$ %）的暗物质在那时经历衰变。因此，衰变的暗物质被提升为解决小尺度问题的可行方案。ALPino遗迹的丰度主要取决于最轻的普通超对称粒子的衰变。在银河系磁场的作用下，由ALPino衰变产生的单色ALP辐射被转换为$\sim 50 \,{\rm GeV}$光子。伽马射线通量的形态显示了该模型的一个独特特征，与直接衰变为光子的衰变暗物质相比。一旦被探测到，这种独特的信号就能将小尺度问题的衰减暗物质解决方案与不受约束的天体物理过程区分开来。
2019-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Observational constraints on decaying vacuum dark energy model
将暗能量视为变化真空的衰减真空模型（DV），近年来得到了很好的研究。真空能量随后期哈勃参数$ρ_Λ(t) \propto H(t)$线性衰减，并产生额外的物质成分。我们利用最近的超新星、伽马射线暴、重子声学振荡、宇宙微波背景、哈勃速率和星系团中的x射线等观测数据对DV模型的参数进行了约束。发现DV模型中的物质密度对比度$Ω_m$的最佳拟合值远大于$Λ$ CDM模型中的最佳拟合值。我们给出了$Ω_m-h$平面上的置信度轮廓，直到$3σ$置信水平。此外，还分别给出了$Ω_m$和$h$的归一化似然。%
2011-02-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropic cosmic optical background bound for decaying dark matter in light of the LORRI anomaly
最近，新地平线观测报告了宇宙光学背景（COB）中的异常通量。COB的流量是$16.37\pm 1.47\, \rm nW m^{-2} sr^{-1}$，在LORRI枢轴波长$0.608\,\rm μm$，这是$\sim 4σ$水平以上的预期流量从哈勃太空望远镜（HST）星系计数。如果这是电子伏特尺度的暗物质衰变为光子的暗示，那就太好了。在本文中，我们指出，这样一个衰减的暗物质模型预测大量的各向异性的COB通量，这是准确测量的HST。HST的数据排除了在$5$ - $20$ eV质量范围内大于$10^{-24}$-$10^{-23}\,{\rm s}^{-1}$的主导冷暗物质的衰变率。因此，衰变的冷暗物质解释了COB过剩是强烈不利的各向异性约束。我们讨论了一些漏洞：例如热/热暗物质或暗物质的两步衰变，以解释COB过量。
2023-01-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Antideuteron Limits on Decaying Dark Matter with a Tuned Formation Model
我们以三线性R宇称破坏（RPV）算符的超对称模型中的引力子为例，研究了衰变暗物质中反氘核的产生。用于反氘形成的模型所示，诱导大的不确定性，在预测的通量，宇宙射线传播模型的不确定性。我们通过调整蒙特卡罗模拟中的强子化和合并参数来改进形成模型，以更好地再现与反氘产生相关的强子谱。根据目前的界限通量和未来的前景，从AMS-II和GAPS实验，我们设置限制RPV耦合作为引力子质量的函数。
2014-05-14 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on heavy decaying dark matter with current gamma-ray measurements
在间接寻找暗物质的几种策略中，一种非常有希望的策略是从衰变的暗物质中寻找伽马射线。在这里，我们使用了从CASA-MIA、KASCADE、KASCADE-Grande、Pierre Auger天文台和望远镜阵列获得的最新的$10^5$到$10^{11}$ GeV的伽马射线通量上限。在质量为$m_\mathrm{DM}=[10^7-10^{15}]~\mathrm{GeV}$的范围内，我们得到了暗物质寿命的全局极限。我们提供了一组衰减通道选择为代表的界限。这里导出的约束是新的，覆盖了尚未探索的参数空间区域。我们将我们的结果与未来中微子望远镜的预测约束进行比较，以量化互补高能中微子搜索将获得的改进。
2021-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Decaying warm dark matter and structure formation
我们从结构形成的角度研究了暖暗物质（WDM）的宇宙学，包括稳定和衰变。我们比较了与WDM质量为1.5 keV和0.158 keV的物质功率谱，与稳定的冷暗物质$Λ$ CDM $\equiv$ SCDM范式的预期，作为我们的参考模型。我们仔细研究了与暗物质的温暖性质相关的影响，以及它衰变的事实。衰变的暖暗物质（DWDM）的情况是动机良好的，出现在一个广泛的粒子物理理论类中微子质量产生的连续的全球轻子数对称性的自发破缺。大强子以南部-戈德斯通玻色子的形式出现，并从引力效应中获得质量，这明显违反了全局对称性。majoron必然衰变为中微子，其幅度与它们的微小质量成正比，这通常使它具有宇宙学上的长寿命。使用N体模拟，我们表明，我们的DWDM图片导致一个可行的替代方案的$Λ$ CDM的情况下，预测，可以在小尺度上有很大的不同。
2018-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Dark radiation and small-scale structure problems with decaying particles
虽然标准的ΛCDM模型成功地描述了宇宙的宇宙微波背景辐射和大尺度结构，但它在中微子种类的有效数目（暗辐射）和小尺度结构的数目（过剩问题）方面与观测存在一些矛盾。在这里，我们提出了一个方案，可以通过产生暗物质和暗辐射的晚期衰变的重粒子放松这些紧张局势。由于这种产生机制，暗物质是相当温暖的，从而解决了小尺度结构问题。这种情况在超对称轴子模型中可以很自然地实现，在超对称轴子模型中，由轴子衰变产生的轴子提供暗辐射，而由轴子衰变产生的轴子则形成温暖的暗物质。我们确定了一个满足所有已知宇宙学约束的超对称轴子模型的参数区域。
2012-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Spherical Collapse and Halo Formation in a Cosmology with Decaying Dark Matter and a Semi-Cosmographic Dark Energy
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院，皮拉尼）
研究结合单粒子衰变暗物质与半宇宙学重构暗能量的宇宙学模型中非线性结构形成，利用DESI DR1数据约束背景演化，通过球状坍缩和晕丰度计算揭示暗物质衰变和动态暗能量对结构增长的影响。
2026-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting dark matter from late decays and the $H_0$ tension
基于类WIMP信使态衰变为暗物质和复合后发生的暗辐射，我们研究了自相互作用暗物质的产生机制。这样的转变导致哈勃张力的缓和，同时可能解决$Λ$ CDM的小尺度结构问题。我们在希格斯门暗物质模型中说明了这种机制，我们发现这是一个有前途的路线。
2021-10-22 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Decaying into a Fermi Sea of Neutrinos
我们研究了相干振荡标量场（解释为暗物质）衰变为轻费米子的可能性。具体地说，我们考虑一个标量场与亚电子伏的质量衰变成费米海的中微子。我们认识到我们的情况和暴胀预热之间的相似性，在暴胀预热中，相干振荡的标量场衰变为标准模型粒子。像费米子预热的情况下，我们发现泡利阻塞控制的暗物质衰变到中微子海。费米球的半径取决于宇宙的膨胀，导致暗物质的时变状态方程。这使得场景非常丰富，我们表明，衰变率可能是不同的宇宙学时期。我们将其分为两个有趣的区域，然后研究宇宙学扰动对结构形成的影响。我们发现这种衰变可能有助于缓解一些与冷暗物质有关的标准问题。
2010-07-13 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Holographic Dark Energy and Emergence of Friedmann Universe
考虑了一个几乎始于德西特相的宇宙，其时变全息暗能量对应于一个时变宇宙学项。随时间变化的宇宙学暗能量和产生的物质符合爱因斯坦方程。阐述了衰变暗能量和创生物质的一般守恒定律。通过假定初始物质是以相对论形式产生的，分析了宇宙从德西特相演化到弗里德曼宇宙的可能性。
2011-12-07 astro-ph.CO
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
Decaying gravitino dark matter and an upper bound on the gluino mass
我们表明，如果衰变的引力子暗物质是负责PAMELA和ATIC/PPB-BETS异常的宇宙射线的电子和正电子通量，再加热温度和胶子质量从上面的约束。特别是，如果观测到的重子不对称性可以用热瘦生的假设来解释，那么胶子的质量很可能在大型强子对撞机的范围之内。
2009-01-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Searching for Decaying and Annihilating Dark Matter with Line Intensity Mapping
谱线强度测绘（IM）是一种新兴的河外天文学和宇宙学工具，其目的是测量星系和星系际介质发射的谱线沿视线的积分发射。然后，观测到的线的频率提供距离确定，允许映射发射器的三维分布。在这里，我们讨论的可能性，使用这些测量寻求辐射衰变或湮灭的暗物质粒子。来自单能衰变的光子将与质量分布相关，质量分布可以通过星系巡天、弱透镜巡天或IM映射实验本身来确定。我们将讨论如何寻求这种互相关，然后估计各种IM实验中的暗物质质量寿命参数空间的灵敏度。我们发现，在针对IM实验的频带中，对衰减/湮灭暗物质的灵敏度提高了十个数量级。
2018-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Constraining decaying very heavy dark matter from galaxy clusters with 14 year Fermi-LAT data
本研究利用7个近邻星系团的14年Fermi-LAT数据，考虑多种衰变道与电磁级联效应，采用Navarro-Frenk-White轮廓和轮廓似然法，在95%置信水平下给出了极重衰变暗物质寿命的下限，为相关间接探测提供了互补约束。
2024-02-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
