Maximally Rotating Supermassive Stars at the Onset of Collapse: The Perturbative Effects of Gas Pressure, Magnetic Fields, Dark Matter and Dark Energy
在宇宙学红移越来越大的类星体的发现可能有利于“直接坍缩”作为最有希望的形成超大质量黑洞的演化路线。在这种情况下,超大质量黑洞形成时,它们的祖先-超大质量恒星-变得不稳定的引力坍缩。对于由纯辐射压力支撑的、在质量脱落极限下旋转的均匀旋转恒星,坍缩开始时的临界位形由无量纲自旋和半径参数$J/M^2$和$R/M$的普适值表征,与质量$M$无关。我们考虑气体压力,磁场,暗物质和暗能量对这些参数的微扰效应,从而确定这种普遍性的有效性域。我们得到的关键参数的领导阶修正,并建立其标度与相关的物理参数。我们比较了两种不同的方法来近似气体压力的影响,这起着最重要的作用,找到相同的结果,上述无量纲参数,也发现与最近的数值结果很好的协议。
2018-07-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Perturbative Effects of Dark Matter Environments on Black Hole Shadows
Universidad Mayor(大学)
本文通过微扰方法研究暗物质环境对黑洞阴影的影响,推导出光球半径和阴影半径的修正表达式,并验证了观测限制下的结果。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc
Non-Perturbative Modulus Decay and Multi-Component Dark Matter
University of Michigan(密歇根大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Syracuse University(雪城大学)
本文研究模量凝聚体的非微扰衰变,发现Wino产生被抑制而轴子通道可能显著影响暗物质组分与暗辐射,需非线性研究验证。
2026-09-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-perturbative halo clustering from cosmological density peaks
关联的形成网站的晕与平滑的线性密度场的最大值,我们提出了非微扰预测的拉格朗日和演变的晕关联函数,是有效的在所有分离。在拉格朗日空间中,我们发现显着偏差的微扰偏置计算在小尺度上,特别是,一个明显的排斥区域,其中$ξ=-1$的高度不等的最大值。我们的预测是在良好的协议与拉格朗日聚类的暗物质原晕重建N体模拟。我们的预测的平均降落和速度分散的晕,这不同于当地的偏见膨胀,显示出类似的协议与模拟水平。最后,我们根据Zeldovich近似取代的初始密度峰值,以预测后期的暗物质晕的集群。虽然我们能够重现早期演化的保守的示踪剂,我们的近似失败的崩溃时期(z=0)的非线性尺度r<10 Mpc/h,强调需要一个非微扰处理的晕位移场。
2020-12-28 astro-ph.CO
Separating inner and outer contributions in gravitational lenses using the perturbative method
本文提出了一种使用Alard 2007,MNRAS Letters,382,58和Alard,C.中提出的奇异摄动方法重建引力透镜SL 2S 02176 -0513,2008,MNRAS,388,375。用SL 2S 02176 -0513检验了微扰法分离引力透镜内、外势贡献的能力。在这个透镜中,中央星系的引力场由附近的星系群主导,这些星系群位于几个临界半径的距离处。利用局部多项式重构微扰泛函。多项式插值使用傅立叶级数平滑,并使用非线性最小化程序数值拟合HST数据。由微扰场的重构导出了临界圆内外的势。内、外势线差别很大,内势线与中心星系一致,而外势线则完全与星系群引入的扰动一致。微扰方法分离内部和外部贡献的能力被证实,并表明,在微扰方法的中心偏转器的字段可以从外部扰动分离。内外贡献的分离对于研究暗物质晕的形状以及对暗物质亚结构效应的统计分析具有重要意义。
2009-09-24 astro-ph.CO
Dark Photons from Perturbative Decay of a Misaligned Higgs Field
McGill University(麦吉尔大学)
本研究重新探讨暴胀期间失准暗希格斯场微扰衰变产生暗光子暗物质的机制,给出自洽参数范围,指出可通过未来CMB、莱曼α观测及直接探测等实验检验该参数空间。
2026-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the reach of perturbative descriptions for dark matter displacement fields
我们研究了拉格朗日微扰理论(LPT)及其正则化的有效场论(EFT)方法。我们评估的LPT位移与相应的$N$体模拟,这使我们能够比较微扰理论的非线性模拟显着降低宇宙方差相同的相位,并提供了一个更严格的测试比简单地比较功率谱。我们可靠地检测到一个非零的领先阶EFT系数和随机位移项,不相关的LPT条款。这个随机项是预期在EFT框架,并尽我们所能的理解,是不是一个人工制品的数值误差或瞬态在我们的模拟。这一项构成了位移场及其相位的扰动描述的准确性的限制,对应于在$k=0.2 h$ /Mpc在$z=0$的非线性功率谱上的$1\%$误差。因此,预测位移功率谱的精度更高或更大的波数,需要一个模型的随机位移。
2015-05-26 astro-ph.CO hep-th
Quintessence Dark Energy from strongly-coupled Higgs mass gap: Local and Non-local higher-derivative non-perturbative scenarios
我们考虑了暗能量产生于非微扰区的Higgs场的可能性。为此目的,我们利用一组精确的解决方案的希格斯场论最近设计,在雅可比椭圆函数的无质量四次标量场,满足大量的色散关系。在某些区域的参数空间,由四次耦合值确定,我们表明,这样的解决方案具有的属性,给正确的行为状态方程的暗能量依赖于初始$θ$值的周期性的Jacobi椭圆函数的解决方案。可以看出,在由哈勃常数和标量场的自相互作用强度确定的时间尺度上,当共形不变性恢复时,暗能量的状态方程变得明显。此外,我们调查的情况下,在标准场论框架内,也延伸到更高的衍生理论,即无限衍生理论,从p-adic弦理论的动机,和李-威克理论,并在所有情况下,我们发现合适的选择的参数空间导致暗能量行为的希格斯场,我们比较。
2022-11-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A review on the discovery reach of Dark Matter directional detection
对银河系暗物质的定向探测提供了一个独特的机会来识别弱相互作用大质量粒子(WIMP)事件。根据未知的WIMP-核子截面,定向探测可用于:排除暗物质,发现具有高意义的星系暗物质或限制WIMP和晕属性。本文综述了暗物质定向探测的发现范围。
2013-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of a Warm Dark Matter late-time velocity dispersion on large-scale structures
我们调查了在暖暗物质场景中预期的后期(在$z\leq 100$)速度色散是否会对宇宙网产生一些影响(即,在男性化光环之外)。我们认为有效的流体动力学方程,同意在线性水平上的Vlasov方程的分析与pressurelike长期。然后,使用基于微扰展开和球形动力学的分析方法,我们研究了该项对1 keV暗物质粒子的影响。我们发现,晚时间的速度色散的扰动尺度上的功率谱和晕质量函数的影响可以忽略不计。然而,它有一个显着的影响,在$z \sim 3$的密度对比度的概率分布函数的尺度小于$0.1 h^{-1}$ Mpc,对应于莱曼- $α$云。最后,我们注意到数值模拟应该从$z_i\geq 100$而不是$z_i \leq 50$开始,以避免低估低红移下的引力聚集。
2013-05-16 astro-ph.CO
A Perturbative Approach to the Redshift Space Power Spectrum: Beyond the Standard Model
基于标准微扰理论(SPT),我们开发了一个单圈级的红移空间功率谱产生程序。该代码可以适用于广泛的修改后的重力和暗能量模型,使用最近提出的数值方法由A.Taruya。这包括Horndeski的理论与一般的潜力,其中包括变色龙和Vainshtein屏蔽机制,并提供了一个非线性扩展的有效理论的暗能量高达三阶。重点是最近的一个非线性模型的红移空间功率谱已被证明模型的各向异性非常好地在相关尺度的SPT框架,以及捕捉相关的非线性效应典型的修改后的重力理论。我们提供了代码的一致性检查,对既定的结果,并阐明它的应用范围内即将到来的高精度RSD数据。
2016-08-03 astro-ph.CO
Constraining Perturbative Early Dark Energy with Current Observations
在这项工作中,我们研究了一类早期的暗能量(EDE)模型,其中,与标准DE模型不同,大量的DE存在于物质主导的时代,自洽包括DE扰动。我们的分析表明,边缘化的非DE参数,如$Omega_m, H_0, n_s$,目前的CMB观测单独可以约束的比例因子从早期DE到晚期DE到$a_t \geq 0.44$和过渡宽度的过渡到$Delta_t \leq 0.37$。如果我们允许$H_0 < 60$ km/s/Mpc,那么目前的状态方程对$w_0 \leq -0.6$的约束有点弱。与其他观测,如超新星,HST和SDSS LRG一起,限制更严格- $w_0 \leq -0.9, a_t \leq 0.19, Δ_t \leq 0.21$。EDE模型的状态方程的演变,因此接近$Λ$ CDM在低红移。不正确地假设DE扰动可以忽略不计导致状态方程参数的不同约束,从而突出了自洽包括DE扰动的必要性。如果我们允许空间曲率是一个自由参数,那么对于CMB+其他观测,约束被放松到$w_0 \leq -0.77, a_t \leq 0.35, Δ_t \leq 0.35$和$-0.014 < Ω_κ < 0.031$。对于扰动的EDE模型,$σ_8$($σ_8 \geq 0.59$)的$2σ$下限远低于$Λ$ CDM($σ_8 \geq 0.72$),从而提高了有趣的可能性,区分EDE从$Λ$ CDM使用未来的观…
2010-03-23 astro-ph.CO
Tachyonic production of dark relics: a non-perturbative quantum study
该研究针对暴胀后再加热期的暗遗迹产生问题,推导并数值求解非最小耦合旁观标量场的重整化量子输运方程,发现快子与参量两种不稳定性,其中两点函数驱动的参量不稳定性主导粒子产生且结果对模型参数高度敏感。
2022-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reaching small scales with low frequency imaging: applications to the Dark Ages
早期宇宙中密度扰动的初始条件,决定了我们今天看到的星系的大尺度结构和分布,是在暴胀期间设定的。原始非高斯性的测量对于区分不同的暴胀模型至关重要。目前对CMB物质功率谱的测量仅将其限制在$k\sim 0.1$ Mpc $^{-1}$的尺度上。达到更小的角度尺度(更高的$k$值)可以提供对非高斯性的新约束。一种有效的方法是在$z\gtrsim30$上测量$\textrm{H}\textrm{I}$物质功率谱。在本文中,我们调查什么值的$k$可以达到低频阵列(LOFAR),它可以达到$\lesssim$ 1 $''$ $\,$分辨率在$\sim$ 50 MHz。结合这一技术,以隔离的光谱平滑前景的一个楔形在$k_{\parallel}$ - $k_{\perp}$空间,我们展示了什么样的$k$值,我们可以切实可行地达到观测的限制。我们发现,LOFAR是$\sim$ 5个数量级远离所需的灵敏度,为10年的集成时间。
2020-07-27 astro-ph.CO
Quintessence Dark Energy from non-perturbative Higgs-Yang-Mills mass gap
University of Warsaw(华沙大学);Institute of Theoretical Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw(华沙大学物理学院理论物理研究所);University of Trento(特伦托大学);Department of Physics, University of Trento(特伦托大学物理系);Trento Institute for Fundamental Physics and Applications-INFN(特伦托基础物理与应用研究所-意大利国家核物理研究所)
研究Higgs-Yang-Mills暗扇区与引力耦合的宇宙学模型,利用多时间尺度方法和Jacobi椭圆函数精确解分析动力学,探讨其描述暗能量的可能性。
2026-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large-Scale Structure Formation with Massive Neutrinos and Dynamical Dark Energy
在接下来的十年里,对宇宙大尺度结构的宇宙学测量将对动力学暗能量和大质量中微子的综合效应敏感。物质功率谱是这些信息的关键储存库。我们扩展了高阶微扰方法计算的功率谱,调查这些影响在准线性尺度。通过与N体模拟的比较,我们建立了包含动力学暗能量和大质量中微子的时间重整化群(Time-RG)微扰处理的有效性机制。我们还量化的标准(SPT),重整化(RPT)和拉格朗日恢复(LPT)微扰理论的准确性没有大量的中微子。我们发现,一个近似,忽略中微子集群作为一个源的非线性物质集群预测的重子声学振荡(BAO)的峰值位置为0.25%的准确性红移1 < z < 3,证明使用LPT的BAO重建在即将到来的调查。我们发布了一个修改后的公共Copter代码,其中包括本文中讨论的额外物理。
2014-04-28 astro-ph.CO
Scattering of non-relativistic finite-size particles and puffy dark matter direct detection
School of Electronic Engineering, Chengdu Technological University(成都工业学院电子工程学院);Center for Theoretical Physics, Henan Normal University(河南师范大学理论物理中心);Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);School of Physics and Electronics, Henan University(河南大学物理与电子学院)
本文研究了非相对论有限尺寸粒子的散射特性,并将其应用于松散暗物质直接探测,发现粒子尺寸对散射截面有显著影响,尤其在非微扰区域的特性与点状暗物质不同。
2026-03-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Instability in interacting dark sector: An appropriate Holographic Ricci dark energy model
在本文中,我们研究的幻影交叉的后果,考虑微扰动力学模型中的相互作用,在其黑暗的部门。通过对共动规范中规范不变变量的一般性研究,将结构形成过程中的不稳定性来源与幻影穿越联系起来。为了更详细地说明这些关系及其后果,我们考虑全息暗能量与暗物质相互作用的一个具体情况。我们发现,尽管该模型在背景水平上与观测数据非常吻合,但它在微扰动力学中存在不稳定性。我们重建的模型,以避免这些不良的不稳定性,我们表明,这意味着修改的和谐模型的背景。此外,我们发现在我们的模型中的参数空间的急剧变化时,避免了不稳定性。
2016-08-23 astro-ph.CO gr-qc
Dark energy with oscillatory tracking potential: Observational Constraints and Perturbative effects
展示跟踪器属性的宇宙学模型在暗能量的背景下具有重要意义,因为它们可以从广泛的初始条件达到暗能量密度的当前值,从而减轻微调和宇宙符合问题。$α$吸引子最初是在暴胀的背景下讨论的,它可以表现出暗能量的特性,因为它们在早期可以表现得像宇宙学跟踪器,而在晚期表现出宇宙学常数的行为。本文研究了$α$ -吸引子暗能量模型族中的振荡跟踪模型(OTM).利用现有的观测数据集,如宇宙微波背景(CMB),重子声学振荡(BAO)和1a型超新星数据(Pantheon汇编),我们约束的模型参数和估计的平均值和最佳拟合值。虽然振荡跟踪器模型包含比通常的LCDM模型更大的参数集,但是两者的共同参数集在$1\, σ$误差范围内一致。我们使用高红移和低红移数据的观测支持哈勃参数值$H_0 = 67.4$ Kms $^{-1}$ Mpc $^{-1}$。我们研究了OTM对CMB温度和偏振功率谱、物质功率谱和$f σ_8$的影响。我们的CMB功率谱和物质功率谱的分析表明,振荡跟踪暗能量模型有显着的差异,从通常的LCDM预测。然而,在大多数情况下,协议非常接近。
2022-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On gravitational preheating
我们认为暗物质生产过程中的暴胀子振荡时期。可以想象,暗物质和暴胀子之间的可重整化相互作用可以忽略不计。在这种情况下,主导作用是由引力产生的高维算子,因此被普朗克尺度所抑制。我们专注于dim-6运营商和研究相应的粒子生产微扰和非微扰制度。我们发现,暗物质的生产率是占主导地位的非导数运营商涉及更高的权力的暴胀场。即使它们的威尔逊系数很小,这样的算符也可以很容易地解释正确的暗物质丰度。
2022-05-05 astro-ph.CO hep-ph
Dynamical mechanism for ultra-light scalar Dark Matter
假设一个自相互作用标量场的双阱裸势,与希格斯真空期望值,它表明,非微扰量子校正自然导致超轻粒子的质量$\simeq10^{-23}$ eV,如果这些非微扰效应发生在一个时间与电弱相变一致。这种机制可能是相关的玻色-爱因斯坦凝聚体研究的背景下描述冷暗物质。考虑到与电弱跃迁的数值一致性,提出了一个Higgs场与暗物质场的相互作用势,其中Higgs场的自发对称性破缺除了通常的Higgs机制外,还导致超轻粒子的产生.这个模型也自然地导致希格斯粒子和暗物质粒子之间极弱的相互作用。
2015-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Numerical and Perturbative Computations of the Fuzzy Dark Matter Model
我们研究了模糊暗物质(FDM)模型中非线性结构的形成,采用数值和微扰技术。在数值方面,我们研究的优点和局限性的薛定谔-泊松求解器(波制定)与流体动力学求解器(马德隆制定)。我们还进行了微扰计算的单圈质量功率谱。我们发现,(1)在许多情况下,流体动力学求解器能够产生预期的干涉图案,但它失败的地方,相消干涉导致密度消失,这通常发生在非线性制度。(2)Schrodinger-Poisson求解器在所有测试用例中都能很好地工作,但它对分辨率要求很高:必须求解小的德布罗意尺度才能获得大尺度上的正确动力学。(3)我们比较了从微扰理论对从薛定谔-泊松求解器的质量功率谱,并发现在轻度非线性政权良好的协议。与流体微扰理论相比,波动微扰理论的适用范围更为有限。(4)作为一个应用程序,我们比较莱曼α森林通量功率谱从薛定谔-泊松求解器与一个从N体模拟(这是经常被用作一种近似方法,使FDM的预测)。在红移5处,从相同的初始条件开始,只要FDM质量超过$2 \times 10^{-23}$ eV,两者在观测相关尺度上的一致性就超过10%。
2018-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Perturbative Unitarity Violation in Radiative Capture Transitions to Dark Matter Bound States
本文研究了长程相互作用下暗物质粒子通过辐射俘获形成束缚态的过程,给出了任意多极跃迁的BSF截面闭式表达式,发现排斥势中初态的强烈增强导致在特定临界速度下违反微扰幺正性界限,并指出其源于不同强度库仑势中波函数的“反常”大重叠。
2024-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Impact of bound states on non-thermal dark matter production
我们探讨了非微扰效应,即索末菲增强和束缚态的形成,对非热暗物质的宇宙学生产的影响。为此,我们专注于一类简化模型的t通道介质。这些自然地结合了早期宇宙中大修正的要求,即超越具有长程相互作用的标准模型状态,并在LHC产生相当大的新物理截面。我们发现,暗物质产量的superWIMP机制被抑制相当大,由于非微扰效应正在考虑中。这导致在这些模型中,非热暗物质的宇宙学首选参数空间发生了显著的变化。我们还重新审视了LHC边界对与非热暗物质相关的长寿命粒子的影响,并发现在LHC上测试这种情况比以前预期的更大的挑战。
2022-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter self-interactions from spin-2 mediators
我们提出了一种新的机制,使暗物质自我相互作用的存在下,一个巨大的自旋2调解。推导出的暗物质的Yukawa型势与暗物质的自旋在动量膨胀的首阶无关,因此也与暗物质自散射的非微扰效应无关.我们发现,玻恩截面和相对温和的共振效应有助于使自散射截面速度依赖。我们讨论了如何规避目前的间接限制暗物质湮灭,并表明该模型是勉强兼容的大规模自旋2粒子的幽灵自由实现微扰么正性。
2021-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational freeze-in dark matter from Higgs Preheating
本文研究了Higgs preheating期间基于非微扰共振的引力freeze-in暗物质产生机制,发现通过格点方法可证明快子共振被强反作用禁止,而参数共振在紫外尺度下调整Higgs自相互作用耦合后可行,并推导出暗物质遗迹密度,揭示了暗物质质量大于暴胀子质量的新参数空间。
2023-11-30 astro-ph.CO hep-ph
The Simplest Dark Matter Model at the Edge of Perturbativity
研究最简单态标量暗物质模型在LZ实验新限制下的微扰性,计算NLO修正后发现复标量模型被排除,实标量模型质量需大于约20 TeV,并指出直接探测灵敏度三倍提升可完全检验该模型。
2025-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in Axion-like Dark Matter
我们提出了一个有趣的希格斯门模型,其中类轴子粒子(ALP)耦合到标准模型部门只有通过希格斯场。ALP由于CP不变性而变得稳定,并且被证明是冻结暗物质的天然候选者,因为它的性质由微扰ALP移位对称性控制。门耦合可以由隐藏的限制规范扇区非微扰地产生,也可以由在ALP位移对称下带电的新轻子辐射地产生。这样的紫外线完成通常涉及CP破坏阶段,这使得ALP不稳定并通过与希格斯玻色子混合而衰变,但可以通过调用额外的对称性以自然的方式充分抑制。
2019-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in from Preheating
我们考虑了膨胀后再加热过程中暗物质的产生。冻结后暗物质的残余密度取决于构成辐射浴的暴胀子散射或衰变产物的能量密度和能量分布。我们比较了微扰和非微扰计算辐射的能量密度。我们还考虑了末态标量积不稳定的可能性。假设无论是热或非热能分布函数,我们比较了这些不同的方法的基础上产生的文物密度。我们表明,目前的冷暗物质密度可以通过冻结预热大范围的暗物质质量。
2021-09-27 astro-ph.CO hep-ph
Implications of unitarity and gauge invariance for simplified dark matter models
我们表明,简化模型用于描述暗物质与标准模型粒子的相互作用一般不尊重规范不变性和微扰幺正性可能会违反在大区域的参数空间。纠正这些不一致所需的修改可能意味着更丰富的现象学,并导致对模型的严格约束。我们通过考虑一个费米子暗物质粒子和一个矢量介质的简化模型来说明这些观测结果。施加规范不变性,然后导致双轻子共振搜索和电弱精密测试的强约束。此外,恢复微扰么正性所需的新态可以与标准模型态混合,并介导暗区和可见区之间的相互作用,从而产生新的实验特征,如不可见的希格斯衰变。由此产生的约束通常比DM简化模型的“经典”约束更强,例如单喷射搜索,并且难以避免暗物质的热过剩。
2016-01-25 astro-ph.CO hep-ph
Impact of Dark Sector Preheating on CMB Observables
本文通过微扰和格点计算,量化了非平衡暗物质区预热对CMB可观测量的影响,并结合结构形成约束对暴胀后的再加热温度施加了严格界限。
2024-08-28 astro-ph.CO hep-ph
Toward physical cosmology: focus on inhomogeneous geometry and its non-perturbative effects
我们概述了构建一个物理的,完全相对论性宇宙学的关键步骤。不均匀性对宇宙有效演化历史的影响被编码在反作用项中,并通过空间平均几何不变量表示。这些都是缺席的和潜在的候选人失踪的暗源在标准模型。由于它们可以被解释为一个新兴的标量场(morphon)的能量,我们的立场,提出一个策略,如何现象学的标量场模型的暗能量,暗物质和通货膨胀,通常被添加到一个基本的来源,一个奇异几何(FLRW)宇宙学,可以潜在地追溯到空间的非均匀几何性质和嵌入到时空。我们提出了一系列的论证,到目前为止,这些论证只是定性的,是结论性的,我们还讨论了与观测结果的解释有关的定量性质的公开问题。我们在一个协变的框架内讨论... [删节]
2011-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Moduli and Non-perturbative Production of Axions
本研究针对宇宙学模主导早期宇宙的非标准历史,通过有效场论、半解析分析与数值模拟,探究模-轴子耦合系统的演化,分析快子与参量共振增强的轴子产生对模问题、暗辐射及暗物质参数空间的影响,并讨论高阶算符与弦论大体积场景的关联。
2025-06-12 astro-ph.CO hep-ph
On (non-)dynamical dark energy
当前的宇宙是由相对论性粒子、重子物质、暗物质和暗能量组成的混合体,它们在微扰水平上以非平凡的方式演化。宇宙动力学的高级描述应该包括超越标准宇宙学理想化的简单方法的非标准特征,其中宇宙成分不相互作用,绝热和无耗散。我们促进一个完整的微扰分析的线性标量扰动的非相互作用的宇宙学模型包含重子,暗物质(均无压)和标量场允许存在的相对熵扰动之间的三种流体。假设标量场的有效声速等于1,忽略各向异性应力,我们建立了一组新的标量宇宙学扰动方程。作为这种新方法的结果,我们表明,从一个恒定的标量场状态方程$w_S=-1$损伤结构形成的微小偏差在一个不可接受的方式。因此,通过强约束$w_S$,我们的结果提供了支持标准宇宙学模型的令人信服的证据,并排除了一大类动力学暗能量模型
2020-07-21 astro-ph.CO gr-qc
Dark energy: EFTs and supergravity
这篇论文的主题是广义弦紧化的宇宙学意义。在论文的前半部分,我们将首先回顾树能级微扰IIB型作用量的四维描述。然后,我们将回顾宇宙学中的一些悬而未决的问题,以及它们与论文其余部分的相关性。我们将首先从超引力激发的有效场论的角度来探讨其中的一些宇宙学问题。从暗能量的自然性出发,根据发条机制和Dvali-Kaloper-Sorbo四态混合,如何获得自然光的暗能量场。我们还讨论了符合的暗能量的动力学模型的一致性问题的一个quintessence场缓慢滚下的潜在的斜坡,类型之一,预计从模空间的渐近。在论文的后半部分,我们介绍了微扰和非微扰修正对树能级IIB型作用量的影响。然后,我们专注于从IIB型有效场论获得一个可行的模型的精髓。然而,我们能够证明,这样的模型必须有一个非超对称的闵可夫斯基真空在领导秩序。当我们考虑早期宇宙中量子涨落的影响时,我们看到这样的模型必须有极其精细的初始条件来描述目前缓慢滚动的标量场。我们的结论是,quintessence面临更多的挑战比一个真正的宇宙学常数,到了这一点,quintessence是非常没有吸引力的模型建设模排除了宇宙学常数的观察。根据这条推理路线,我们考虑是否其他微扰校正可以产生德西特解决方案在适当的设置。
2022-07-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scale Invariant Dark Energy
本文提出基于诱导引力并添加小$R^2$项的全局尺度不变暗能量模型,解析获得超普朗克频率振荡解,对比ΛCDM加$R^2$解并分析标量场产生效应,为暗能量研究提供新视角。
2025-02-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The quantum cosmological tilt and the origin of dark matter
一个有希望的冷暗物质候选者是由强烈的原始量子涨落形成的原始黑洞(PBH)。PBH的形成的一个必要条件是改变的倾斜的符号,从红色在大尺度到蓝色在小尺度的功率谱的异常标度不变性。功率谱倾斜对能量标度的依赖性的非微扰信息可以从测量定义de Sitter真空的量子相位的能量依赖性的量子费舍尔信息中提取。我们表明,这种非微扰量子倾斜从红色倾斜阶段,在大尺度上,到蓝色倾斜阶段在小尺度上收敛到$n_s=2$在紫外线。这允许形成质量范围为$\lesssim 10^{20} gr$的PBH。
2021-10-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
(Non-)Perturbative Dynamics of a Light QCD Axion: Dark Matter and the Strong CP Problem
Indiana University(印第安纳大学)
研究Z_N QCD轴子的非微扰动力学,揭示其暗物质丰度和强CP问题的解决概率变化。
2026-02-21 astro-ph.CO hep-ph
Non-perturbative over-production of axion-like-particles (ALPs) via derivative interaction
类轴子粒子(Axion like particles,ALP)是标准模型以外的物理学中的一种常见粒子,是一种赝标量南武-戈德斯通玻色子,一旦全局$U(1)$对称性自发破缺,就会出现。ALP可以从各种非微扰的量子效应中获得质量,例如异常或瞬子。ALP可以通过导数相互作用耦合到包含标量凝聚体(如暴胀子或模场)的物质扇区,而轴子{ \it衰变常数} $f_χ$抑制了导数相互作用.虽然弱相互作用,ALP可以产生大量的均匀凝聚体的相干振荡。在本文中,我们将研究这样一种情况,即ALP可以大量产生,在某些情况下,甚至可以通过奇数和偶数维算子过接近宇宙,只要$f_χ/Φ_{\rm I} \ll 1$,其中$Φ_{\rm I}$表示标量凝聚体$ϕ$相干振荡的初始振幅。我们将简要地提到这种危险的生产过剩将如何影响宇宙中的暗物质和暗辐射丰度。
2015-08-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Inelastic dark matter nucleus scattering
直接探测实验旨在通过寻找来自弹性暗物质核散射的信号来探测以弱相互作用大质量粒子(WIMPs)形式存在的暗物质。此外,核被激发的非弹性散射是核物理学所期望的,并提供了额外的可检测信号。在一个低能量的有效场论的背景下,我们调查的实验达到这些非弹性转换的氙基探测器采用双相时间投影室。我们发现,一旦一个暗物质信号建立,非弹性转换提高发现范围,我们表明,他们可以更好地确定潜在的粒子物理。
2019-12-10 astro-ph.CO hep-ph
Intrinsic Entropy Perturbations from the Dark Sector
完美的流体建模使用有效场论的方法,自然地给出了一个自洽的和明确的描述的内在的非绝热的压力变化的贡献。研究了暗区曲率扰动${\cal R}$的内禀熵扰动对超视界动力学的影响。由暗物质和暗能量组成的暗区被描述为单一的完美流体。研究了理想流体的非微扰涡动力学和温伯格定理的破坏。
2017-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Scientific Reach of Multi-Ton Scale Dark Matter Direct Detection Experiments
下一代大规模WIMP直接探测实验有可能超越发现阶段,揭示暗物质的粒子物理和天体物理的详细信息。我们在这里报告的早期结果所产生的发展的一个详细的数字代码建模的建议达尔文探测器,包括液态氩和氙的目标。我们将现实的探测器物理学,粒子物理学和天体物理学的不确定性,并证明在何种程度上具有相似的灵敏度的两个目标可以消除各种退化,并允许确定的暗物质的横截面和质量,同时也探测粗糙方面的暗物质相空间分布。我们发现,即使假设主导的自旋无关散射,多吨级的实验仍然有退化敏感地依赖于暗物质质量,和对可能性的同位旋破坏和相互作用中的非弹性。我们发现,这些实验是最好的能够区分暗物质属性的暗物质质量小于200 GeV左右。此外,有些令人惊讶的是,与一个曝光量更大的目标相比,使用两个目标在确定暗物质参数的能力上只得到了很小的改进(除了与任何声称的信号相关的不同系统学的优点之外)。
2014-02-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Energy and Dark Matter from Yang-Mills Condensate and the Peccei-Quinn mechanism
我们分析了冷轴子暗物质与暗胶子凝聚弱耦合的模型,再现了暗能量。我们首先回顾了如何使用泛函重整化群方法来恢复暗能量的行为,并将我们的研究建立在非微扰确定的有效拉格朗日量的性质上。然后,在$G_{SM}\times SU(2)_{D}\times U(1)_{PQ}$的背景下,我们考虑YMC与QCD轴子的相互作用。我们预测,在宇宙学时间内,暗能量密度将转移到暗物质密度,这可以在下一代致力于暗能量测量的实验中进行测试。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Improved hot dark matter bound on the QCD axion
我们加强了宇宙学的束缚的轴子质量,通过求解动量依赖的玻尔兹曼方程的轴子-π介子散射,并通过使用一个唯象的生产率来自π介子-π介子散射数据,克服了手征微扰理论的故障。利用现有的宇宙学数据,我们得到了$m_a\leq 0.24~\text{eV}$。为了进一步提高边界和利用即将到来的宇宙学调查的范围,需要可靠的非微扰计算以上的QCD交叉。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Production in Weyl $R^2$ Inflation
在现代宇宙学中,暗物质和暴胀是理解宇宙结构起源的两个关键要素,但它们的确切物理模型在很大程度上仍然不确定。Weyl标度不变引力理论可能为这两个难题提供了一个联合解决的可行方案,它包含了一个扮演暗物质候选者角色的大质量规范玻色子,并允许二次标量曲率项$R^2$实现一个可行的暴胀机制,与当前的观测结果一致。我们考虑了Weyl $R^2$模型中暗物质的产生,包括由暴胀真空的量子涨落引起的非微扰产生和由散射引起的微扰产生.我们证明了暗物质的产生一般有三个参数范围:(1)当再加热温度大于$10^3~\mathrm{GeV}$时,作为暗物质的Weyl规范玻色子可以大量产生,其质量大于膨胀标度$\sim 10^{13}~\mathrm{GeV}$。(2)具有$3\times10^{-13}~\mathrm{GeV}$的小质量区域,用于更高的再加热温度。(3)在较高的再加热温度下,湮没通道变得非常重要,这使得质量达到$4\times10^{16}~\mathrm{GeV}$的Weyl规范玻色子可以通过冻结产生。
2022-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Compact objects in and beyond the Standard Model from non-perturbative vacuum scalarization
本文提出一种非微扰真空标量化机制,通过费米子与标量场的强汤川耦合形成假真空口袋,从而在广义相对论中产生自引力致密天体,并应用于中子孤子星、希格斯假真空口袋和暗孤子星等标准模型内外的多种场景。
2024-05-07 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
Resonant SIMP dark matter
我们考虑了在局域暗$U(1)_D$下带有两个单重态复标量场的模型中的共振SIMP暗物质。当$U(1)_D$分解为$Z_5$离散子群后,较轻的标量场成为在较重的标量场共振附近具有增强的$3\rightarrow 2$湮灭截面的SIMP暗物质.对于SIMP的微扰耦合,SIMP的自散射截面和残余密度的界可以同时满足。SM超荷和暗规范玻色子之间的小规范动力学混合可以用来使SIMP暗物质在冻结过程中与SM处于动力学平衡。
2016-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Rastall Cosmology and the ΛCDM Model
拉斯特尔的理论是基于能量动量张量的不守恒。我们表明,在这个理论中,如果我们引入一个双流体模型,一个分量代表真空能量,而另一个分量代表无压物质(例如重子加冷暗物质),宇宙学情景与ΛCDM模型相同,无论是在背景和线性微扰水平上,除了一个方面:现在暗能量可能成团。我们推测,这可能导致在非线性微扰水平上区分模型的可能性。
2012-03-13 astro-ph.CO gr-qc
How to save the WIMP: global analysis of a dark matter model with two s-channel mediators
一个可靠的比较不同的暗物质(DM)搜索需要模型,满足一定的一致性要求,如规范不变性和微扰么正性。作为一个很好的动机的例子,我们研究两个中介DM(2 MDM)。该模型基于自发破缺的$U(1)'$规范对称性,包含一个Majorana DM粒子以及两个$s$ -通道介体,一个矢量($Z'$)和一个标量(暗希格斯玻色子)。我们执行一个全球性的扫描模型的参数,假设DM遗迹密度是通过在早期宇宙中的热冻结,并施加一个大的约束:直接和间接DM搜索,单喷流,双喷流和双轻子搜索在对撞机,希格斯观测,电弱精度测试和微扰么正性。我们的结论是,热DM只允许接近一个$s$通道共振或如果至少有一个调解人是轻于DM颗粒。在这些情况下,可以获得热DM丰度,尽管DM与标准模型的耦合很小。有趣的是,我们发现,矢量介导的DM-核子散射导致相关的限制,尽管速度抑制的截面,和间接检测可以是重要的,如果DM湮灭到两个介质是运动学允许的。
2016-09-26 astro-ph.CO hep-ph
A review of the discovery reach of directional Dark Matter detection
宇宙学观测表明宇宙中的大部分物质是暗物质。弱相互作用大质量粒子(WIMPs)形式的暗物质可以通过其在目标核上的弹性散射直接被探测到。目前大多数直接探测实验只测量反冲核的能量。然而,定向探测实验对核反冲的方向也很敏感。由于太阳相对于银河系静止坐标系的运动,方向反冲率具有偶极特征,在太阳运动方向附近达到峰值。这为证明核反冲的银河起源提供了一个强有力的工具,从而明确地探测到暗物质。此外,定向反冲分布取决于WIMP的质量,散射截面和当地的速度分布。因此,有了大量的反冲事件,就有可能从粒子和天体物理性质的角度研究暗物质的物理学。我们审查的潜在的定向探测器检测和表征WIMP。
2016-03-17 astro-ph.CO hep-ph physics.ins-det
Super heavy thermal dark matter
我们提出了一个机制的基本热暗物质的质量高达$10^{14}$ GeV,在一个标准的宇宙学历史,其遗迹的丰度完全由它与标准模型的相互作用,而不违反微扰么正性约束。暗物质由许多近简并粒子组成,它们与标准模型熔池成最近邻链散射,并通过非平衡衰变和逆衰变与标准模型熔池保持化学平衡。现象学包括超重基本暗物质和在宇宙学历史的不同时期衰变的重遗迹,与CMB,结构形成和宇宙线实验的影响。
2019-06-19 astro-ph.CO hep-ph
Boosting Assisted Annihilation for a Cosmologically Safe MeV Scale Dark Matter
辅助湮灭通过一对暗物质和标准模型态之间的新型湮灭产生热亚GeV暗物质,称为“辅助”。我们表明,根据辅助和暗物质之间的质量等级,可以有一个抑制或有效的截面的提升。这种增强使$\mathcal{O}(100)$兆电子伏尺度的暗物质与微扰耦合的可能性,饱和的遗迹密度估计,而相对绝缘的宇宙学约束,如大爆炸核合成和宇宙微波背景。
2019-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational dark matter production from fermionic spectator fields during inflation
DSFTA, University of Siena(锡耶纳大学);School of Science and Technology, University of Camerino(卡梅里诺大学科学与技术学院);SUNY Polytechnic Institute(纽约州立大学理工学院);Al-Farabi Kazakh National University(阿尔法拉比哈萨克国立大学)
研究单场膨胀期中费米子旁观场产生的引力暗物质,并通过数值计算验证其与观测冷暗物质丰度的相容性。
2025-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph