Condensate of Massive Graviton and Dark Matter
我们在无重影的双引力理论中研究相干振荡的大质量引力子。这种相干场可以解释为大质量引力子的凝聚。我们首先定义了弯曲时空中相干质量引力子的有效能量动量张量。然后,我们研究了宇宙的背景动力学和宇宙结构的形成,包括相干的大质量引力子的影响。我们发现大质量引力子的凝聚体表现为宇宙中的一种暗物质成分。从几何的观点来看,凝聚体被视为时空各向异性。因此,在我们的假设中,暗物质是由时空的微小变形产生的。我们还讨论了时空各向异性的产生,并发现一个原始起源的河外磁场可以产生足够的暗物质。
2018-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early Dark Energy and Dark Photon Dark Matter from Waterfall Symmetry Breaking
本研究提出一种辐射主导时期发生瀑布对称性破缺的宇宙学模型,通过陈-西蒙斯相互作用产生暗光子,构建早期暗能量新场景并解释暗物质起源,可同时解决$H_0$张力与暗物质来源问题。
2023-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Birefringence by Dark Photon
本文研究了CMB光子与双折射暗光子间的动力学混合,发现该机制使暗光子的双折射传播至CMB光子并产生各向异性,同时揭示了动力学混合在生成CMB圆偏振和谱畸变中的关键作用。
2024-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the interaction between dark matter and dark energy in the presence of massive neutrinos
我们考虑了在暗区存在大质量中微子的相互作用的可能性,并研究了观测约束的三种不同的情况下,使用最新的CMB各向异性数据结合Ia型超新星,重子声学振荡,哈勃参数测量的大质量中微子。当在相互作用的暗扇区方案中除了中微子的标准模型预测之外还引入一个不育中微子时,我们发现表征暗物质和暗能量之间相互作用的耦合参数在2 $σ$置信水平下是非零的。此外,我们还发现含不育中微子的相互作用模型是一个很有希望缓解当前对哈勃常数的紧张的模型。我们没有发现证据的耦合在黑暗的部门时,一个不育中微子的可能性被丢弃。
2016-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Out of the darkness: probing the inflationary era with dark photon dark matter
本研究提出结合 TASEH haloscope、下一代 light-shining-through-a-wall 实验与宇宙学数据,重建暗光子性质并首次直接探测暴胀时期。
2025-07-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion mediated photon to dark photon mixing
考虑了暗/镜像扇区与普通扇区之间的相互作用,这两个扇区通过共享同一个QCD轴子场而相互作用。这一特性使得普通和暗电磁场中的普通和暗/镜像光子之间的混合成为可能。给出了描述在普通和暗外磁场中场演化的运动方程的微扰解,导出了跃迁几率率和斯托克斯参数等便于使用的物理量。可能的天体物理学和宇宙学的应用,这个模型的建议。
2018-01-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark photon dark matter from charged inflaton
我们提出了一个在暴胀过程中产生矢量暗物质的方案,其中包含一个复杂的暴胀子场,该暴胀子场在暗规范场下带电,并且具有对称性破缺势。当暴胀子场滚向全局最小势能时,暗光子变得巨大,其质量可以大于暴胀期间的哈勃尺度。所产生的暗光子的量子涨落的累积能量给出了观测到的暗物质的遗迹密度,其参数范围很广。根据参数的不同,横模或纵模或它们的组合可以产生观测到的暗物质遗迹能量密度。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark photon vortex formation and dynamics
我们研究了$U(1)$暗光子暗物质和通过黑洞超辐射产生的暗光子云中涡旋的形成和演化。我们展示了纵模和横模暗光子暗物质的产生如何导致涡旋的形成。涡旋形成后,储存在暗光子暗物质中的能量将转化为大量的涡旋弦,消灭相干暗光子暗物质场。在产生暗光子磁场的情况下,涡弦束在过热的相变中形成,并朝着由许多弦环组成的配置演化,这些弦环在大尺度上是不相关的,类似于凝聚态物质中的熔化相变。在这个过程中,它们通过暗光子和引力波发射而消散,为实验探索提供了目标。涡弦最近也被证明形成在黑洞周围的暗光子超辐射云,我们讨论了动力学和观测结果的现象与唯象动机的参数。在这种情况下,从超辐射云喷射出的弦环,除了产生引力波外,也是量子化的磁通量线,可以用磁力计来寻找。我们讨论了在这些情况下的动态和类似的涡旋动力学在II型超导体之间的连接。
2023-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark photon relic dark matter production through the dark axion portal
利用最近提出的暗轴子门,提出了一种在早期宇宙中借助轴子($a$)产生暗光子($γ'$)的新机制。暗光子是暗区的一种轻规范玻色子,如果它的寿命足够长,它可以成为一种遗迹暗物质。我们考虑的主要过程是由光子介导的Primakoff过程$f a \to f γ'$的变体,这是可能的轴子-光子-暗光子耦合。在早期宇宙中,由于强相互作用的存在,轴子被热化,通过暗轴子门耦合,轴子参与了非热暗光子的产生。它提供了一个双组分的暗物质扇区,轴子暗物质的残余密度亏损问题可以通过暗光子的补偿来解决。暗光子暗物质也可以通过$γ' \to γa$衰变来解决报告的3.5 keV $X$ -射线过剩。
2017-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on axionic dark radiation from axion-photon conversion in the early Universe
轴子在弦论中似乎无处不在,其中一些可能是由重标量衰变产生的非热,有助于暗辐射。研究了在原初磁场存在下,由轴子暗辐射通过轴子-光子转换产生的光子的各种宇宙学效应,导出了轴子-光子耦合与原初磁场结合的严格约束.
2013-08-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Imprints of Dark Photons on Gravitational Wave Polarizations
Kyoto University(京都大学);Kobe University(神户大学);National Institute of Technology, Tokuyama College(国立技术大学山口学院);Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室)
研究暗光子与引力子的转换过程,揭示其对引力波极化的影响及演变机制。
2026-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark photon dark matter from an oscillating dilaton
本文提出通过振荡伸缩子与暗光子动能项耦合在早期宇宙共振产生超轻暗光子暗物质,并证明在暗光子质量为伸缩子一半时,即使小振幅振荡也能高效产生质量低至10^-20 eV的矢量暗物质。
2023-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Detectable and defect-free dark photon dark matter
本文提出一个规避宇宙弦坍缩约束的非最小暗区模型,可在未来直接探测可及的全部参数空间产生冷暗光子,并通过宇宙学与小尺度结构特征实现机制识别。
2025-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Experimental targets for dark photon dark matter
本文研究暗光子作为暗物质的可行性条件,指出早期宇宙反作用可能使其失效,并提出新模型为实验探测设定明确目标。
2025-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Axion-photon-dark photon oscillation and its implication for 21 cm observation
研究了早期宇宙中类轴子粒子(ALP)或暗光子到电磁光子的共振转换,这种转换是由于背景暗光子规范场中ALP-光子-暗光子的振荡引起的.值得注意的是,相应的转换概率可以有一个不寻常的频谱特征,允许在低频域的强转换,但在高频以上的特定的临界频率,这是由ALP耦合到暗光子和背景暗光子规范场的强度确定的转换可以忽略不计。我们应用该方案加热了21 cm光子,而不影响宇宙微波背景,这可以解释最近EDGES实验探测到的21 cm光子的试探性吸收信号。
2019-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Dark Photon Dark Matter Produced by Axion Oscillations
尽管人们对以假想的暗光子形式寻找超轻暗物质的兴趣越来越大,并付出了大量努力,但它如何符合一致的宇宙学尚不清楚。已知先前提出的几种暗光子暗物质产生机制具有局限性,至少在某些实验感兴趣的质量范围内。在这封信中,我们探索了一种新的机制,相干振荡的类轴子场可以有效地转移其能量密度的暗光子场通过快子不稳定性。剩余的轴子残骸随后通过与可见部分的耦合而耗尽,只留下暗光子作为暗物质。我们保证了轴子和暗光子的宇宙学与现有的约束条件是一致的。我们发现,该机制适用于广泛的暗光子质量,包括正在进行的实验和拟议的检测技术的兴趣。
2019-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Dark Photon Dark Matter from Quantum Fluctuations during Starobinsky Inflation
The University of Tokyo(东京大学)
本研究针对Starobinsky暴胀模型,计算暴胀期间量子涨落产生的暗光子暗物质的残留丰度,结合观测约束得出其质量需在5.6至7.4 μeV范围内。
2026-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Dark matter in massive galaxies
大质量早型星系中亮物质和暗物质的空间分布反映了形成这些系统的形成过程。本文综述了ETG暗组分和重子组分的宇宙学模拟预测,以及来自透镜效应、流体静力学X射线气体大气层和外晕恒星动力学的观测约束。
2012-12-12 astro-ph.CO
The Slow Growth of Massive Galaxies in Rapidly Growing Dark Matter Halos
在冷暗物质宇宙学中,最大质量的暗物质晕被预测在z<1时经历快速增长。虽然人们期望大质量星系也会通过合并迅速增长,但最近的观测研究得出结论,最大质量星系的恒星质量在z<1时仅增长30%。我们利用观测到的空间密度和牧夫座星系中z<1的红星系的聚集来确定这些星系如何填充暗物质晕。在质量最大的暗物质晕中,中央星系的恒星质量与晕质量的三分之一次方成正比,大部分恒星质量都存在于卫星星系中。因此,质量最大的星系成长缓慢,即使它们位于快速成长的暗物质晕中。
2010-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effective photon mass and (dark) photon conversion in the inhomogeneous Universe
光子在非均匀宇宙中的宇宙学距离经历了介质诱导有效质量的巨大变化。使用EAGLE套件的流体动力学模拟,我们推断的自由电子分布,从而再电离后的有效光子质量。我们利用这些数据来研究动力学混合光子和暗光子的相互转换,这可能会发生在大量的共振红移,并获得“光学深度”对转换沿随机视线。使用COBE/FIRAS,普朗克,和SPT测量,我们约束暗光子参数空间从CMB光子耗尽到暗光子,导致光谱失真和额外的各向异性的CMB。最后,我们还考虑了亚电子伏暗辐射到普通光子的转换。我们公开了自由电子和暗物质的视线分布。
2020-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Millicharged Relics Reveal Massless Dark Photons
本研究提出借助宇宙微荷遗迹产生的有效暗光子质量引发早期宇宙光子-暗光子振荡,为探测无质量动力学混合暗光子,并探讨缓解大质量暗光子宇宙学约束的可能,推动地面精密探测相关参数空间。
2023-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on dark photon dark matter using Voyager magnetometric survey
暗光子,一个新的假设光自旋1场,构成了一个动机良好的暗物质候选人。它表现为具有固定方向的振荡电场,这可以在磁力记录中观察到。在这封信中,我们使用旅行者号探测器的磁力计数据来寻找10^-24 eV到10^-19 eV质量范围内的暗光子,对应于10^-9 Hz到10^-4 Hz之间的频率。我们还讨论了未来可能的SQUID磁强计实验的灵敏度。
2015-07-24 astro-ph.CO physics.space-ph
Probing ultra-light dark photon from inverse Compton-like scattering
暗光子不仅提供了一个连接暗区粒子和普通物质的入口,而且也是一个很好的暗物质候选者。我们提出通过逆类康普顿散射过程$p+γ^\prime \to p+γ$探测暗光子暗物质。由于超高能初级宇宙射线,我们发现这样的方法能够探测从$10^{-2}$ eV到$10^{-19}$ eV的暗光子质量,具有eROSITA $X$射线望远镜的预期灵敏度,这可以将木星磁场实验的暗光子质量下限扩展约三个数量级。
2022-03-16 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Waves and Dark Photon Dark Matter from Axion Rotations
在早期宇宙中,一个在场空间中旋转的轴子可以通过快子不稳定性产生暗光子。这种爆炸性粒子的产生创造了随机引力波的背景,可以在脉冲星定时阵列或其他引力波探测器上看到。这种情况为暗光子暗物质提供了一个新的历史。暗光子可能是温暖的,在未来的21厘米线调查中可以检测到。对于一个相容的宇宙学,包含轴子的复场的径向方向必须是热化的。我们详细探讨了一个具体的热化机制,并演示了这种设置可以负责所观察到的重子不对称性的产生。
2021-04-05 astro-ph.CO hep-ph
DEMNUni: disentangling dark energy from massive neutrinos with the void size function
本研究基于DEMNUni模拟,发现空洞尺寸函数对暗能量和中微子质量具有可分离的敏感性,可用于区分不同宇宙学参数组合,为未来巡天打破参数简并提供有力工具。
2023-12-22 astro-ph.CO
Non-thermally trapped inflation by tachyonic dark photon production
我们证明了在U(1)$_{\rm H}$规范对称性下荷电的暗Higgs场,如果暗光子是由轴子凝聚体通过快子预热产生的,那么暗Higgs场将长时间被囚禁在原点.被捕获的暗希格斯粒子可以驱动晚期暴胀,产生大量的熵。与热膨胀不同,暗希格斯势不需要非常平坦,因为暗希格斯的有效质量会被动量极低的暗光子的大场值所增强。在暴胀之后,暗希格斯粒子衰变为大量的暗光子,暗光子通过动力学混合进一步衰变为SM粒子。我们表明,一个可行的参数空间的很大一部分是在未来的暗光子的实验搜索,因为动力学混合是有界的成功再加热。当暗光子的质量不是Stückelberg质量,而是由Higgs机制产生时,我们还讨论了Schwinger效应对暗光子产生的阻碍作用.这种非热陷胀可以应用于其他宇宙学场景,如早期的暗能量,被称为哈勃张力的解决方案之一。
2021-11-22 astro-ph.CO hep-ph
The Photon Spectrum of Asymmetric Dark Stars
不对称暗星,即,如果暗物质粒子通过与普通光子动力学混合的暗光子自相互作用,则由不对称暗物质的坍缩形成的致密物体可能潜在地产生可检测的光子通量。发射光谱的形态是显着不同的,因此区别于一个典型的黑体。考虑到上述事实,以及不对称暗星的质量可能超出中子星的范围,探测到这样的光谱可以被认为是这些奇异星存在的确凿证据。
2020-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark Photon Oscillations in Our Inhomogeneous Universe
暗光子可以与普通光子在动力学上混合,引起振荡,并在宇宙学上留下可观察到的印记。如果暗光子的质量等于普通光子等离子体的质量,它跟踪的自由电子数密度的振荡共振增强。以前的研究假设一个均匀的宇宙,在这封信中,我们首次介绍了一种分析形式主义的光子等离子体质量的不均匀性存在下的共振振荡治疗。我们应用我们的形式主义,以确定从宇宙微波背景光子振荡成暗光子,并从加热的原始等离子体由于暗光子暗物质转换成低能光子的约束。包括非均匀性的影响表明,以前的齐次约束是不保守的,同时扩展到一个巨大的新的参数空间,目前的实验限制。
2020-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Dark Photon Dark Matter Radio Signal from the Milky Way Electron Density
本文研究了银河系中暗光子暗物质与自由电子的类汤姆逊过程产生的射电信号背景,通过计算ALMA和SKA望远镜的灵敏度,证明可探测大范围暗光子质量的无约束参数空间。
2025-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark photon dark matter from flattened axion potentials
Astrocent, Nicolaus Copernicus Astronomical Center Polish Academy of Sciences(天体物理中心,尼古拉·哥白尼天文学中心,波兰科学院);National Centre for Nuclear Research(国家核研究中心)
本文提出利用大场值处扁平化的轴子势增强参数共振,并借助振荡子持续产生暗光子,格点模拟表明其可解释超轻暗光子暗物质。
2025-10-18 astro-ph.CO hep-ph nlin.PS
On dark atoms, massive dark photons and millicharged sub-components
我们提出了一个简单的模型,两个暗物质物种具有相反的毫电荷,可以形成电中性的束缚态,通过交换一个大质量的暗光子。如果束缚态的形成在低温下被抑制,那么在后期仍然存在一部分次主导的毫荷电粒子,这可能会在宇宙黎明时的21 cm吸收剖面中产生有趣的特征。另一方面,占主导地位的中性成分可以与普通物质发生偶极相互作用,导致直接检测实验中的非标准信号。我们确定的参数区域预测的一个水平的电离分数和研究的限制,从实验室搜索暗物质散射和暗光子衰变。
2020-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Dark photon portal dark matter with the 21-cm anomaly
EDGES协作组报告了强吸收曲线,这表明氢气比预期的要冷。这可能是正常物质和暗物质(DM)之间非引力相互作用的特征,一个可能的解释是,一小部分毫荷电DM与正常物质散射,DM质量为数十MeV。为了获得小部分的毫荷电DM,同时又能容忍这些约束,本文研究了暗光子门标量和矢量的毫荷电DM。我们认为暗光子的质量略高于毫荷电DM质量的两倍,因此毫荷电DM在冻结期间主要在p波中湮灭,并且在共振附近湮灭增强。暗光子主要衰变为毫荷电的DM,轻子碰撞实验允许暗光子与SM粒子耦合。导出了相应的参数空间。未来的轻子碰撞实验可以通过产生不可见的暗光子来寻找毫荷电DM。
2019-01-02 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark photon properties with Asteroseismology
暗光子是在标准模型的某些扩展中被调用的粒子,它可以解释宇宙中至少部分的暗物质。有人提出,恒星内部暗光子的产生速率取决于暗光子质量及其与标准模型粒子的耦合(动力学混合参数$χ$)。在这项工作中,我们的目标是探索暗光子生产的影响,在恒星核心的太阳质量RGB恒星在后期的演化阶段。我们证明,在所谓的RGB凸点附近,暗光子的产生可能是恒星的一个能量汇,足以改变恒星对流区的延伸。我们表明,星震学是能够检测到这种变化的结构,使我们能够预测的$\rm 900\ eV$和$5\times 10^{-15}$的暗光子的质量和动力学混合的上限,分别。我们还表明,额外的限制,可以来自暗光子增加亮度的RGB尖端在目前的观测不确定性的事实。因此,这项工作为深入研究这种暗物质粒子的经验方法铺平了道路。
2019-10-25 astro-ph.CO astro-ph.SR
Resonant production of dark photons from axion without a large coupling
本文提出一种新情景,通过trapped misalignment机制延迟轴子振荡,在无需大耦合的情况下高效产生暗光子,并显著降低暗光子极化不对称性及引力波。
2023-03-09 astro-ph.CO hep-ph
New Constraints on Dark Photon Dark Matter with Superconducting Nanowire Detectors in an Optical Haloscope
揭示暗物质的本质是粒子物理学最重要的目标之一。轻玻色子,如暗光子,是很有动机的候选者:它们通常寿命长,相互作用弱,在早期宇宙中自然产生。在这项工作中,我们报告的LAMPOST(光$A'$多层周期性光学SNSPD目标),一个概念验证实验寻找暗光子暗物质在eV质量范围内,通过相干吸收在多层介质晕圈。使用超导纳米线单光子探测器(SNSPD),我们实现了有效的光子探测与暗计数率(DCR)的$\sim 6\times10^{-6}$计数/秒。我们没有发现任何证据表明暗光子暗物质在$\sim 0.7$ - $0.8$电子伏特的质量范围内与动力学混合$ε\gtrsim 10^{-12}$,提高现有的限制在$ε$的两倍。随着SNSPD未来的改进,我们的架构可以探测暗光子和轴子暗物质在meV到10 eV质量范围内的重要新参数空间。
2022-05-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Faint Light from Dark Matter: Classifying and Constraining Dark Matter-Photon Effective Operators
即使暗物质(DM)在电磁作用下是中性的,它仍然可以通过来自高维算子的光子交换与标准模型(SM)相互作用。在这里,我们分类的一般有效运营商耦合DM光子,区分狄拉克/马约拉纳费米子和复杂/真正的标量DM。我们提供这些运营商的直接和间接检测模型无关的约束。我们还限制各种DM轻子运营商,诱导DM光子相互作用通过RG运行或通常出现在明智的UV完成。这提供了一种简单的方法来快速评估任何DM模型的约束,主要通过光子交换或耦合到SM轻子。
2019-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Searching for dark photon dark matter from terrestrial magnetic fields
Kyoto University(京都大学);Hiroshima University(广岛大学);Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University(京都大学汤川理论物理研究所);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Todai Institutes for Advanced Study, The University of Tokyo(东京大学前缘研究机构 Kavli宇宙物理数学研究所);Korea Institute for Advanced Study(韩国高等研究院);College of Industrial Technology, Nihon University(日本大学生命理工学院)
本文提出利用地面100Hz以下磁场测量探测暗光子暗物质,通过地球表面与电离层形成的腔体共振放大信号,获得更严格的混合参数上限。
2026-05-11 astro-ph.CO hep-ph
WIMP Dark Matter within the dark photon portal
ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics and CSSM, Department of Physics, University of Adelaide(阿德莱德大学物理系暗物质粒子物理卓越研究中心和CSSM)
研究通过暗光子连接暗物质领域,探讨Dirac费米子和复标量暗物质在1 TeV范围内的湮灭和散射过程,结合热 relic 密度确定参数下限,并与直接探测实验限制进行比较。
2026-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Gravitational production of dark photon dark matter with mass generated by the Higgs mechanism
我们研究了暗光子暗物质在膨胀过程中的引力产生,当暗光子通过希格斯机制获得质量时。在先前的研究中,假设暗光子具有施托克伯格质量,或者由希格斯机制产生的质量,具有足够重的希格斯玻色子。在本文中,我们考虑的情况下,希格斯玻色子是不完全解耦的,希格斯场改变其真空期望值后,通货膨胀。然后,暗光子的质量也随着时间的变化后,暴胀,和纵向模式的时间演化是不同的情况下与施托克伯格质量。因此,暗光子能量密度的光谱可以具有在中间尺度和小尺度处的两个峰。我们证明了暗光子可以解释暗物质,如果它的当前质量大于$6 \, μ{\rm eV} \times (H_I / 10^{14} \, {\rm GeV})^{-4}$和小于$0.8 \, {\rm GeV} \times (H_I / 10^{14} \, {\rm GeV})^{-3/2}$,与$H_I$是哈勃参数在暴胀。如果考虑较大的规范耦合常数,则需要较大的质量。在小规范耦合常数的限制下,可以再现施托克伯质量的结果。我们还评论了量子引力理论中各种猜想所设定的约束。
2022-04-25 astro-ph.CO hep-ph
Dark Photon Dark Matter without Stueckelberg Mass
我们研究的情况下,暗光子暗物质的质量是通过希格斯机制,而不是恒定的Stueckelberg质量产生。在这种结构中,暗区必然包含额外的自由度和相互作用,导致非平凡的动力学,包括热化,相变,宇宙弦的产生。因此,斯图克尔伯格理论的预言被极大地修正了,这在很大程度上取决于与曲率的耦合,以及与自发对称性破缺的尺度$f$相比,膨胀的尺度$H_I$。我们特别发现,只有在极端地区的参数空间的Stueckelberg暗光子的现象再现。这些情况下,强烈约束等曲率扰动,除非黑暗的部门是近似外尔不变。
2022-06-06 astro-ph.CO hep-ph
The Three Hundred: The existence of massive dark matter-deficient satellite galaxies in cosmological simulations
基于324个星系团的流体模拟,发现缺乏暗物质的大质量卫星星系是多次近心点潮汐剥离暗物质的自然产物,无需奇异形成机制。
2024-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark photon limits from patchy dark screening of the cosmic microwave background
本文利用Planck CMB与unWISE星系巡天数据的互相关分析,通过斑块状暗屏蔽信号,对暗光子动力学混合参数给出了迄今最严格的限制,比先前限制强近一个数量级。
2024-06-05 astro-ph.CO hep-ph
Nanohertz gravitational waves from cosmic strings and dark photon dark matter
本文研究了PTA观测结果对宇宙弦及由其衰变产生的暗光子暗物质的物理意义,发现暗光子质量在m~10^{-6}--10^{-4}eV时可同时解释PTA引力波信号与暗物质丰度。
2023-06-30 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Photon Dark Matter Interacting via Axion-like Particles
我们研究的情况下,宇宙中的暗物质是由非常轻的隐藏光子下的$Z_{2}$对称变换。与通常的情况相反,动力学混合被对称性所禁止,并且暗光子仅通过充当“信使”的类轴子粒子与标准模型光子相互作用。专注于签名涉及普通光子,我们的调查的现象学包括宇宙学的稳定性,CMB扭曲,天体物理能量损失,光照射通过墙壁实验,太阳镜和太阳X射线观测的限制。
2020-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting asymmetric dark matter coupled to a light massive dark photon
暗物质(DM)与相当大的自相互作用介导的一个轻的物种提供了一个令人信服的解释所观察到的银河系的子结构,此外,DM和轻粒子之间的直接耦合有助于DM湮灭在早期宇宙。如果DM丰度是由于暗粒子-反粒子的不对称性,则DM湮灭截面可以任意大,并且DM与轻物质的耦合可以是显著的。我们考虑的情况下,非对称DM通过光(但不一定是无质量)阿贝尔规范矢量玻色子,暗光子相互作用。在无质量暗光子极限下,规范不变性要求DM是多组分的,由不同种类的正负暗离子组成,它们部分地结合在中性暗原子中。我们认为,一个类似的结论适用于光暗光子,特别是,我们建立的DM的多组分和原子的字符持续在大部分的参数空间中,暗光子是足够轻的调解相当大的DM自相互作用。我们讨论了在这种情况下的宇宙学事件序列,包括暗不对称的产生,冻结的湮灭,暗复合和相变,使质量的暗光子。我们估计DM晕的自相互作用的效果,考虑到这一宇宙学的历史。我们放置的基础上观察到的椭圆形的大晕的约束,并确定DM自散射的制度,可以影响较小的晕的动态,使理论与观测更好地吻合。此外,我们估计宇宙学丰度的暗光子在各种制度,并得出相关的界限。
2014-07-17 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Relaxation through the Dark Axion Portal
暗轴子入口是类轴子粒子与暗光子的耦合,暗光子与可见光子动力学混合。我们展示了这个门户网站,当应用到松弛,可以导致宇宙学松弛的弱尺度使用暗光子生产。关键的逆反应机制涉及施温格效应:只要电弱对称性未被破坏,携带暗毫电荷的无质量标准模型费米子的施温格产生会抑制暗光子的产生。一旦电弱对称性被打破,费米子获得质量,抑制被解除。一个增强的暗光子耗散,然后陷阱的弛豫在一个自然的小弱标度。因此,我们的模型提供了一个新的联系之间的现象学暗轴子门户,暗光子,希格斯质量的层次问题。
2022-07-08 astro-ph.CO hep-ph
No cosmological constraints on dark photon dark matter from resonant conversion: Impact of nonlinear plasma dynamics
University of Maryland(马里兰大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(普渡研究所);University of Waterloo(滑铁卢大学)
该研究通过粒子网格模拟证明,早期宇宙中暗光子共振转换为朗缪尔波会因等离子体非线性而饱和,从而否定了相关暗光子暗物质约束,使其减弱3000至10^7倍。
2025-10-15 astro-ph.CO hep-ph physics.plasm-ph
The Cosmological Evolution of Light Dark Photon Dark Matter
光暗光子受到各种等离子体效应的影响,例如德拜屏蔽和共振振荡,这可能导致比传统冷暗物质候选者经历的更复杂的宇宙演化。保持暗光子暗物质的历史一致性需要确保宇宙早期$\textit{(i)}$中存在的超热丰度在CMB形成后不会显著偏离,并且$\textit{(ii)}$在BBN之后不会过度泄漏到标准模型等离子体中。我们指出,非共振吸收的作用,这是以前被忽略的宇宙学研究中的暗物质候选人,产生强约束暗光子暗物质的质量低至$10^{-22}$ eV。此外,我们发现,共振转换后的暗光子复合可以产生过度加热的IGM,这是能够过早地再电离氢和氦,留下一个明显的印记上的Ly $-α$森林和CMB的集成光学深度。我们的限制超过现有的宇宙学界限超过五个数量级,在广泛的暗光子质量。
2020-03-25 astro-ph.CO hep-ph
Ultralight dark photon as a model for early universe dark matter
暗光子是一个有质量的矢量场,它只与物理光子通过动力学混合相互作用。这种耦合被认为是弱的,因此暗光子在与基本粒子的过程中几乎不可观测,但可以作为暗物质粒子。我们认为,在非常早期的宇宙($z>3000$)这个矢量场可能有辐射状态方程($w=1/3$),但后来的行为作为冷暗物质($w=0$)。这可能会使宇宙早期的膨胀率略有变化,并使重子声学振荡(标准标尺)的声视界值减小。结果,在这个模型中的哈勃常数的值似乎比在标准的$Λ$ CDM模型中的大。特别是,只要有$m\sim 10^{-27}-10^{-25}$ eV量级的暗光子质量,就足以使哈勃常数的值与$H_0 = 73$ km $\cdot$ s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$拟合,从而解决哈勃张力。
2019-08-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark Photon as Fractional Cosmic Neutrino Masquerader
最近,温伯格提出了一个具有自发破缺的整体$U(1)$对称性的希格斯门模型,其中戈德斯通玻色子可能伪装成分数宇宙中微子。我们通过测量$U(1)$对称性来扩展模型。这就产生了所谓的暗光子和暗希格斯粒子。如果暗光子在π介子变为非相对论性之前和QCD跃迁之后(之前)从热浴中退耦,那么它们可以构成大约0.912(0.167)到轻中微子物种的有效数量。从暗光子的冻结条件出发,得到了门耦合和暗Higgs质量参数空间的限制。结合对撞机的数据限制,标准模型希格斯粒子的不可见宽度要求暗希格斯粒子的质量小于几个GeV。
2014-06-08 astro-ph.CO hep-ph
Indirect Searches for Dark Photon-Photon Tridents in Celestial Objects
Stockholm University(斯德哥尔摩大学);The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics(奥斯卡·克莱因宇宙粒子物理中心);Institute of Physics, Academia Sinica(中央研究院物理研究所);Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine(加州大学欧文分校物理与天文学系)
该研究通过建模暗物质经U(1)规范对称湮灭产生暗光子再衰变为三光子的间接探测信号,利用天体γ射线探测对暗物质-重子散射截面施加了优于部分直接探测的强约束,部分情形可穿透中微子雾区。
2026-08-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Bound on Light Dark Photon Dark Matter
本文通过要求暗U(1)对称性破缺足够早发生,推导出希格斯机制产生质量的轻暗光子暗物质参数界限,并论证晚期破缺对暗物质丰度和动量分布影响轻微。
2025-02-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dipole Radiation and Kinetic Mixing from Dark Photon Solitons
Facultad de Ingeniería, Universidad San Sebastián(圣塞巴斯蒂安大学工程学院);Department of Physics and Astronomy, Rice University(莱斯大学物理与天文学系)
研究探讨了暗光子溶iton通过外部电磁场或电荷密度产生光子的机制,并分析了其在银河系晕中可能的贡献,提出了一种新的暗物质发现途径。
2026-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Sunshine: Detecting Dark Matter through Dark Photons from the Sun
暗物质可能通过暗光子$A'$与标准模型光子的动力学混合与标准模型相互作用。这样的暗物质会在太阳中积累并湮灭成暗光子。然后暗光子可能离开太阳,衰变成可以被阿尔法磁谱仪探测到的带电标准模型粒子对。这种“暗阳光”的方向性与所有天体物理背景都不同,这为AMS发现明确的暗物质提供了机会。我们执行一个完整的分析,这种情况下,包括索末菲增强的暗物质湮灭和太阳的磁场对信号的影响,我们定义了一组削减,以优化信号的概率。利用已经收集的三年数据,AMS可能会发现质量为1 TeV $\lesssim m_X \lesssim$ 10 TeV的暗物质,暗光子质量为$m_{A'} \sim \mathcal O(100)$ MeV,动力学混合参数为$10^{-10} \lesssim \varepsilon \lesssim 10^{-8}$。建议的搜索扩展到现有的束流收集器和超新星的界限,它是互补的直接检测,探测弹性暗物质的参数空间的同一区域,但可能远远超过在非弹性暗物质的情况下。
2017-10-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex