Exploring a new interaction between dark matter and dark energy using the growth rate of structure
我们提出了一个唯象的相互作用的比例因子幂律形式，导致两种扰动项的外观，随着扰动哈勃膨胀率的比例因子空间变化。我们研究了参数化后Friedmann方案中的背景和微扰演化，得到了能量-动量交换可以从暗能量流向暗物质，以保持暗能量和暗物质密度在任何时候都很好地定义。我们结合了几个测量的宇宙微波背景（WMAP 9 +Planck）数据，重子声学振荡测量，红移空间畸变数据，JLA样本的超新星，和哈勃常数约束的耦合常数和指数提供了参数化的相互作用本身。${\rm Planck+WMAP9+BAO}$ ${\rm +RSD+JLA+HST}$数据的联合分析似乎有利于大的耦合常数，在1 $σ$水平的$ξ_c = 0.34403427_{- 0.18907353}^{+ 0.14430125}$，并倾向于具有负指数的幂律相互作用，因此在1 $σ$水平的$β= -0.50863232_{- 0.40923857}^{+ 0.48424166}$。CMB的温度功率谱表明，一个大的耦合常数产生移动的声学峰值，并影响其振幅在较低的多极。此外，较大的$β$指数产生声峰的移位，指出相对于一致性模型的明显偏差。物质功率谱对耦合常数和$β$指数的变化很敏感。在这种背景下，相互作用改变了物质的尺度和辐射的平等性，并将其推离了当前的时代，这反过来又导致了翻转点向更小尺度的转变。
2015-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Exploring the deviation of cosmological constant by a generalized pressure dark energy model
提出了一个广义压力暗能量（GPDE）模型来研究宇宙的演化.该模型涵盖了三种常见的压力参数化类型，并可分别重建为精华和幻影标量场。我们采用宇宙天文台（CC）的数据集来约束参数。结果表明，在$1σ$范围内，GPDE模型的晚宇宙参数为：哈勃常数的现值$H_{0}=(72.30^{+1.26}_{-1.37})$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$，物质密度参数$Ω_{\text{m0}}=0.302^{+0.046}_{-0.047}$，宇宙向精粹方向的偏置.而当我们结合CC数据和来自普朗克的$H_0$数据时，约束意味着我们的模型很好地匹配$Λ$ CDM模型。然后对GPDE模型进行动力学分析，发现在不同的参数值下，系统存在吸引子或鞍点。最后，我们讨论了GPDE模型中幻影场景下宇宙的最终命运。证明了伪裂缝、小裂缝和大裂缝三种情况都是可能的。
2019-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Comparative analysis of model-independent methods for exploring the nature of dark energy
我们使用四种不同的模拟SnIa数据，对文献中提出的研究暗能量性质的各种独立方法进行了比较分析。特别是，我们探讨了一个通用的主成分分析方法，遗传算法，一系列的近似，如Padé幂律近似，和各种扩展的正交多项式，以及宇宙学，并比较它们与通常适合的模型与一个恒定的暗能量状态方程w。我们发现，根据模拟数据，一些方法在区分底层模型方面比其他方法更有效，尽管没有普遍更好的方法。
2013-09-18 astro-ph.CO
Exploring extra dimensions through observational tests of dark energy and varying Newton's constant
我们最近提出了一系列的暗能量定理，这些定理限制了暗能量的状态方程（$\wdark$）、牛顿常数的时变（$\dot G$）以及额外维度理论中能量条件的违反。在本文中，我们将探讨如何当前和未来的测量$\wdark$和$\dot G$可以被用来放置严格的限制在大类的这些理论（包括一些最好的动机的例子）独立的额外维度的大小。作为一个例子，我们表明，模型与保形Ricci平坦的度量服从零能量条件（一个共同的ananastomic卡鲁扎-克莱因和字符串结构）是高度约束的电流ata，并可能完全排除未来的暗能量和脉冲星观测。
2010-03-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring the Primordial Power Spectrum with Dark-Age 21 cm fluctuations
Nihon University（日本大学）；Saga University（佐贺大学）；Nagoya University（名古屋大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文研究暗时代21厘米功率谱作为探针，以探测原初功率谱的尺度依赖性并区分暴胀模型，发现其能探测CMB之外的尺度，且与CMB数据结合可显著改善约束。
2026-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring New Physics Beyond the Standard Cosmology with Dark Energy Survey Year 1 Data
利用暗能量巡天（DES Y1）第一年的最新数据，我们试图探索在标准宇宙学之外是否存在新的物理，并在三种不同的宇宙学模型中调和DES Y1和普朗克数据集之间的$σ_8$张力。结合来自DES Y1的星系团和弱引力透镜数据以及其他宇宙学观测，包括宇宙微波背景辐射，重子声学振荡，Ia型超新星（SNe Ia）和普朗克透镜，我们发现：（i）对于相互作用的暗能量模型，我们对修改后的物质膨胀率$ε=-0.00004\pm 0.00031$有一个更新的约束，（ii）对于粘性暗能量模型，得到了迄今为止在$2σ$置信水平下对体粘滞系数$η<0.00152$的最严格约束;（iii）对于动力学暗能量模型，我们对典型参数$β=-0.04\pm0.12$的约束意味着仍然没有动力学暗能量的证据。同时，我们发现，$σ_8$张力可以有效地缓解在上述三个替代品，分别约束它们与DES Y1和普朗克数据集。
2021-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Sub-horizon evolution of cold dark matter perturbations through dark matter-dark energy equivalence epoch
考虑了一个由标准冷暗物质和一个具有常状态方程w和常有效声速的暗能量组成的晚期宇宙模型。忽略暗能量分量的涨落，我们得到了一个描述在暗物质-暗能量相等的时期中，视界下冷暗物质扰动演化的方程。我们探讨了它的解析解，并计算了一个精确的w依赖的修正的暗物质增长函数，对数增长函数和增长指数参数通过所考虑的历元。我们测试我们的解析近似的数值解，发现在感兴趣的时代，k =0的差异小于1%。
2014-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Exploring spin of ultralight dark matter with gravitational wave detectors
提出利用干涉式引力波探测器区分超轻暗物质自旋的新方法，通过有限时间传播效应和重叠约化函数识别自旋0、1、2，并发现现有自旋1耦合常数约束需减弱30倍。
2023-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational instability with a dark matter background: Exploring the different scenarios
利用混合量子-经典流体方法研究了重子（亮）粒子和暗物质粒子组成的自引力介质的Jeans型引力不稳定性。重子物质被经典地处理，这适用于大多数天体物理环境，例如，博克球，而暗物质是通过量子流体动力学的方法，允许可能的非线性处理。这些非线性可能会出现在玻色子暗物质中，这是由于吸引或排斥的短程自相互作用（吸引相互作用与轴子更相关），或者来自费米子暗物质的泡利不相容原理，例如，大质量中微子这使我们能够探索，在一个非常广泛的背景下，暗物质背景的影响，在文献中讨论的不同情况下的牛仔裤过程。在最简单的情况下，它表明，暗物质的背景上的金斯质量的影响只取决于重子和暗物质粒子的密度和速度色散的比例。利用这一点，我们面对建立的稳定性标准与博克球稳定性观测，并表明该模型充分考虑的数据与暗物质参数接近那些独立预测的数值模拟。
2022-09-12 astro-ph.CO
Exploring the possibility of detecting dark energy in a terrestrial experiment using atom interferometry
大多数天文学家和物理学家接受了暗能量的现实，但也认为它只能通过观察星系的运动来间接研究。这篇论文开启了一个实验性的问题，即是否有可能通过一个假设由暗能量密度梯度引起的力，使用原子干涉术直接探测地球上的暗能量。我们提出的实验设计概述。对探测其它弱场的可能性作了简要的讨论。
2010-01-22 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Exploring resonantly produced mixed sterile neutrino dark matter models
本文探索了结合冷暗物质与通过轻子数驱动转变产生的较温惰性中微子暗物质的混合模型，分析了惰性中微子谱对混合与初始轻子数的敏感性，并通过子晕数量评估其可行性，以解释3.55 keV X射线谱线。
2023-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Exploring the Self Interacting Dark Matter Properties From Low Redshift Observations
小尺度观测表明，暗物质可能是自相互作用的。本文用动论方法计算了自相互作用暗物质（SIDM）流体的剪切粘度（$η$）和体粘滞系数（$ζ$）。此外，利用KSS约束的$η/\mathfrak{s}$，我们得到了一个新的上限的暗物质自相互作用截面的比例，它的质量，$ σ/m $。然后，使用$ σ/m $约束，我们表明，KSS绑定只允许sub-GeV质量的SIDM粒子。进一步，在假设$η$和$ζ$满足幂律形式的条件下，我们研究了它在低红移观测下的演化.我们发现，在大的红移，SIDM粘度是小的，但在小的红移，它变得足够大，并有助于显着的宇宙耗散。因此，粘性SIDM可以解释低红移观测，也符合标准的宇宙学预测。
2020-02-26 astro-ph.CO
Exploring neutrino mass and mass hierarchy in interacting dark energy models
本文研究了在相互作用暗能量（IDE）模型中，暗能量的性质如何影响中微子总质量的约束。在这项研究中，我们主要关注两个典型的相互作用动力学暗能量模型，相互作用$w$冷暗物质（I $w$ CDM）模型和相互作用全息暗能量（IHDE）模型。为了避免IDE模型中的大尺度不稳定性问题，我们采用参数化后Friedmann方法计算暗能量的微扰。我们采用普朗克2015年的宇宙微波背景温度和偏振数据，结合低红移测量的重子声学振荡距离尺度，Ia型超新星和哈勃常数，以约束宇宙学参数。我们发现，暗能量的性质可以影响总中微子质量的约束限制。一旦在IDE模型中考虑了动力学暗能量，$\sum m_ν$的上界将被改变。通过考虑$χ^2_{\rm min}$的值，我们发现在这些IDE模型中，正常的层次结构的情况下是稍微优先于倒置的层次结构的情况下，例如，$Δχ^2=2.720$是在IHDE+ $\sum m_ν$模型。此外，我们还发现在I $w$ CDM+ $\sum m_ν$模型中，$β=0$在1 $σ$的范围内与当前观测数据一致，而在IHDE+ $\sum m_ν$模型中，$β>0$在2 $σ$以上的水平上更受青睐。
2019-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring Dark Sector Portals with High Intensity Experiments
在未来十年及以后的高强度实验中，一个广泛的搜索计划将灵敏地探测新的光介质粒子，它们通过最小可重整化矢量、希格斯粒子和中微子门户以及更高维度的类轴子粒子门户相互作用。这些门户可能连接可见和黑暗部门，并在粒子物理学和宇宙学中一些重大开放问题的许多提议解决方案中发挥关键作用。在本白皮书中，我们综述了最小暗扇区门户研究的理论和实验进展、现状和前景。
2022-09-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exploring the Dark Energy Equation of State with JWST
本文利用CPL动态暗能量参数化研究JWST发现的高红移大质量星系，表明暗能量比例更高的宇宙更易在高红移形成大质量星系，为揭示暗能量本质提供新途径。
2024-09-02 astro-ph.CO
Exploring interacting holographic dark energy in a perturbed universe with parameterized post-Friedmann approach
研究了暗能量与暗物质相互作用的全息暗能量模型。特别地，我们考虑在扰动宇宙的背景下的相互作用全息暗能量模型，这是从来没有在文献中调查。为了避免相互作用暗能量宇宙学中的大尺度不稳定性问题，我们采用广义的参数化后Friedmann方法来处理模型中的暗能量扰动.我们使用当前的观测数据来约束模型。由于在模型中考虑了宇宙学扰动，我们可以采用红移空间畸变（RSD）测量来约束模型，除了使用膨胀历史的测量，这在文献中从未做过。我们发现，与没有相互作用的全息暗能量模型相比，对于$Q=βHρ_{\rm c}$和$Q=βH_0ρ_{\rm c}$的情况下，相互作用的全息暗能量模型更受当前数据的青睐。还发现，在RSD数据的帮助下，对于$Q=βH_0ρ_{\rm c}$的情况，在$2.95σ$统计显著性处可以检测到正偶联$β$。
2018-10-31 astro-ph.CO
Exploring Evaporating Primordial Black Holes with Gravitational Waves
来自早期宇宙的原始黑洞（PBH）与暗物质的性质有关，并且可以显著影响宇宙历史。我们发现，与$\lesssim10^9$ g PBH蒸发相关的符合暗辐射和密度涨落引力波特征可以用于探索和获得有关质量范围内跨越数量级的自旋和非自旋PBH形成机制的重要线索，这是具有挑战性的。
2021-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Off-Diagonal Dark-Matter Phenomenology: Exploring Enhanced Complementarity Relations in Non-Minimal Dark Sectors
在大多数多组分暗物质的情况下，两类过程一般有助于在能够探测暗区的性质的实验事件率。第一类由“对角”过程组成，只涉及单一种类的暗物质粒子--类似于单组分暗物质场景中出现的过程。相比之下，第二类由“非对角”过程组成，涉及不同种类的暗物质粒子。这些过程包括直接探测实验中的非弹性散射、对撞机中的非对称产生、暗物质共湮灭和某些类型的暗物质衰变。在典型的多分量情景中，对角过程的贡献超过非对角过程的贡献。不幸的是，这往往会掩盖那些对暗扇区的多分量性质最敏感的特征。在本文中，相比之下，我们指出，存在自然的，多分量的暗扇区的情况下，非对角线的贡献实际上占主导地位的对角线。这就产生了一个新的、增强的暗物质互补性的图像。在本文中，我们介绍了一种情况下，出现这种情况，并检查增强图片的暗物质互补性出现。
2017-12-30 astro-ph.CO hep-ph
Exploring SUSY light Higgs boson scenarios via dark matter experiments
我们研究了超对称光希格斯玻色子场景中的暗物质现象，在规范耦合统一尺度下调整了非普适希格斯质量。正确的残余物密度主要是通过湮灭成赝标量$A$来获得的，这给出了目前自湮灭截面的高值。我们的分析表明，$A$极区的大部分可以产生可探测的γ射线和反质子信号，并且仍然与最近的XENON 100和CDMS-II的直接探测数据相兼容。
2010-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark sector unifications: dark matter-phantom energy, dark matter -- constant $w$ dark energy, dark matter-dark energy-dark matter
本文提出了一种新的方法，统一的暗物质和暗能量的宇宙流体。介绍了一个模型，其中宇宙流体声速平方被定义为状态方程（EoS）参数的函数。它示出了如何对数的一部分，这个函数的结果在动力学制度以前没有观察到的宇宙流体模型。结果表明，在一个特定的动力学制度的模型表现为统一的暗物质和幻影暗能量。此外，它表明，该模型可以描述暗物质-暗能量统一，其中暗能量渐近行为的暗能量与一个常数EoS参数大于-1。在特定的参数范围内，统一流体模型也再现了类似于$Λ$ CDM模型的全局扩展，其中流体声速对于小的标度因子值为零，并且对于大的标度因子值为小的，甚至为零。最后，它显示了如何该模型可能有助于描述宇宙流体暗物质-暗能量-暗物质统一。得到了产生这种瞬态暗能量行为的模型参数的物理约束。
2019-08-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring the Dark Age: Star and Galaxy formation in the Early Universe
本研究探讨了宇宙黑暗时代的星系际介质热力学、分子氢冷却与引力坍缩，分析了Ly$α$和[C II]发射线作为早期星系演化诊断手段的作用，为解释高红移观测提供了理论框架。
2024-12-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the Dark Universe: constraints on dynamical Dark Energy models from CMB, BAO and growth rate measurements
为了解释当前宇宙的加速度、宇宙学常数$Λ$的微调问题和宇宙符合问题，文献中提出了不同的替代模型。我们使用CMB（普朗克2018年最终数据发布）和LSS（SDSS，WiggleZ，VIPERS）的最新观测数据来约束动力学暗能量（DE）模型。除了通过增长参数$A(z)=f(z)σ_{8}(z)$来约束质量方差$σ_{8}$的红移空间扭曲的数据外，还采用了传统上用于确定标准模型$ΛCDM$的主要宇宙学参数的CMB位移参数。BAO数据也被用来研究宇宙膨胀的历史和DE的主要性质。从$q(z)$的演变，我们发现在低红移的加速行为放缓，并通过使用赤池和贝叶斯信息准则（AIC，BIC），我们区分不同的模型，更适合的观测数据，发现交互式暗能量（IDE）模型是最有利于观测数据，包括来自SNIa和Hz的信息。分析表明，IDE模型紧随其后的是EDE和$ΛCDM$模型，在某些情况下更好地拟合观测数据与个别探头。
2019-05-07 astro-ph.CO
Exploring Dark Matter with Milky Way substructure
银河系暗物质湮灭的明确探测将解开粒子物理学和宇宙学中最杰出的谜题之一。最近的观测激发了一些模型，其中湮灭率是由索末菲效应（Sommerfeld effect）提高的，索末菲效应是一种由长程吸引力引起的非微扰增强。在这里，我们应用索末菲校正通过Lactea II，一个高分辨率的N体模拟银河系大小的星系，调查的相空间结构的星系晕。我们发现，从运动学冷子结构的湮灭光度可以增强的数量级相对于以前的计算，导致预测的伽马射线通量从多达数百个黑暗的团块，应该是可检测的费米卫星。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Massive graviton dark matter with environment dependent mass: A natural explanation of the dark matter-baryon ratio
我们提出了一个方案，可以自然地解释观察到的暗物质重子比的背景下，变色龙场的双度规理论。我们引入两个额外的引力自由度，大质量引力子和变色龙场，分别对应于暗物质和暗能量。变色龙场被假设为与暗物质非最小耦合，即，大质量引力子，通过引力子质量项。我们发现，由于变色龙场的能量转移，暗物质-重子比动态地调整到观测值。结果表明，该模型可以解释观测到的暗物质-重子比，而与它们的初始丰度无关。
2017-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exploring Alternative Cosmologies with the LSST: Simulated Forecasts and Current Observational Constraints
本文利用LSST模拟超新星数据及现有观测数据评估多种动态暗能量模型，发现LSST能提供更严格的参数约束，且除Pantheon+外各数据集均显示超过2-sigma显著性偏离LCDM模型，强调了探索替代宇宙学的必要性。
2024-06-10 astro-ph.CO
Exploring Dark Energy with Next-Generation Photometric Redshift Surveys
未来十年将是暗能量研究的一个激动人心的时期，在此期间，天文学家将解决是什么驱动了Ia型超新星（SN）距离首次揭示的加速宇宙膨胀的问题，并由后来的观测证实。暗能量之谜提出了一个如此巨大的挑战，正如暗能量特别工作组（DETF）所指出的那样，“我们对基础物理学的理解只有进行一场革命，才能完全理解宇宙加速。“缺乏多个互补的精确观测是发展暗能量理论的主要障碍。这种缺乏正是下一代巡天将通过弱透镜（WL）和重子声学振荡（BAO）--更普遍的星系相关性--以及SNe、星系团计数和其他几何和结构生长探测器来解决的问题。由于其前所未有的统计能力，这些调查要求准确了解可观测数据和严格控制系统。本白皮书重点介绍了与宽深多波长光度红移调查相关的暗能量研究的机遇、方法、前景和挑战。定量预测提出了一个20000平方米。°的地基6波段（ugrizy）测量，5 σ深度为r~27.5，即，DETF定义的第4阶段调查。
2009-02-16 astro-ph.CO
Exploring multimessenger signals from heavy dark matter decay with EDGES 21-cm result and IceCube
在宇宙的再加热或预热阶段产生的原始重或超重暗物质可以经过QCD级联衰变过程产生轻子或$γ$作为最终产物。虽然这些可能是罕见的衰变，在这样的衰变过程中所涉及的能量可以影响21厘米的超精细跃迁的中性氢在再电离时代的信号。在这项工作中，我们探索可能的多信使信号，这种沉重的暗物质衰变。其中一个可能是IceCube探测器上的超高能中微子（$\sim$ PeV能量区）信号的来源，而另一个信号则归因于通过该衰变过程中涉及的能量交换对重子的冷却/加热及其对21 cm信号的影响。原始黑洞的蒸发效应和重子与轻冷暗物质的散射效应与21厘米信号温度的演化关系也被包括在内，并讨论了它们的影响。
2021-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Exploring the ultra-light to sub-MeV dark matter window with atomic clocks and co-magnetometers
粒子暗物质的质量可以从超轻候选者的质量$m_χ\sim 10^{-21}\,$ eV到远远超过GeV的尺度。传统的实验室搜索对接近弱标度的质量范围很敏感，而需要新的技术来探索这个领域之外的候选者。特别是较轻的候选者由于其动量小而难以检测。在这里，我们研究了两个实验装置，{ \it不需要转移的动量}来检测暗物质：原子钟和共同磁强计。这些实验通过非常精确地测量不同角动量的原子状态之间的能量差来探测与物质自旋耦合的暗物质。这种耦合在大多数暗物质模型中是可能的（甚至是自然的），我们将当前的实验灵敏度转化为对不同暗物质模型的影响。据发现，从目前的原子钟和合作磁力计的约束可以在$m_χ\sim 10^{-21}-10^3\,$ eV的质量范围内的竞争力，取决于模型。我们还评论了不同的天体物理中微子背景的（可忽略的）影响。
2019-09-12 astro-ph.CO hep-ph quant-ph
Early Growth in a Perturbed Universe: Exploring Dark Matter Halo Populations in 2LPT and ZA Simulations
我们用两种宇宙学N体模拟初始化技术研究了z = 300到z = 6的暗物质晕的结构和演化。虽然二阶拉格朗日微扰理论（2LPT）和Zel'dovich近似（ZA）都能给出精确的现今晕质量函数，但2LPT中致密区域的早期坍缩会导致高红移时更大的质量晕。通过三个2LPT和三个ZA初始化的宇宙学模拟，我们探讨了初始化方法对暗物质晕质量和浓度的影响。我们发现，2LPT诱导更快速的晕生长，导致更大规模的晕相比，ZA。这种效应在高质量晕和高红移时最为明显。平均而言，晕圈浓度在2LPT和ZA之间基本相似，但当被视为晕圈质量的函数时，保留了差异。对于质量和浓度，典型的个体晕之间的差异可能非常大，突出了ZA初始化模拟高z晕人口研究的缺点。
2014-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the dark matter inelastic frontier with 79.6 days of PandaX-II data
我们在这里报告的搜索结果的非弹性散射的暗物质（初始和最终状态的暗物质粒子的区别是一个小的质量分裂）与核子的第一个79.6天的PandaX-II数据（运行9）。我们设置的上限为自旋无关的WIMP核子散射截面高达300 keV/c $^2$的质量分裂在两个基准暗物质质量为1和10 TeV/c $^2$。
2017-10-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A theoretical perspective on the almost dark galaxy Nube: exploring the fuzzy dark matter model
本文从理论上探讨近暗星系Nube的异常恒星分布，提出模糊暗物质（FDM）的动力学加热效应可解释该现象，并指出约1-2×10⁻²³ eV的FDM粒子质量能有效说明观测结果，同时为场超弥散星系的形成提供新见解。
2024-08-09 astro-ph.CO hep-ph
Unified description of dark energy and dark matter in mimetic matter model
宇宙学中暗物质和暗能量的存在被各种观测所暗示，然而，它们仍然不清楚，因为它们还没有被直接探测到。本文提出了一个暗能量和暗物质的统一模型，该模型可以解释宇宙在暴胀时代以后的演化历史、物质密度差增长率函数的时间演化、螺旋星系的平坦自转曲线以及太阳系的引力实验。
2016-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring light mediators with low-threshold direct detection experiments
我们探讨了未来低温直接探测实验的潜力，以确定传递暗物质和原子核之间相互作用的介质的性质。由于它们的低阈值和大曝光量，像CRESST-III，SuperCDMS SNOLAB和EDELWEISS-III这样的实验将有很好的能力在MeV范围内为一大类模型重建介质质量。结合来自几个实验的信息进一步改进了参数重建，即使在考虑与背景不确定性和暗物质速度分布相关的附加干扰参数时。这些观测结果可能会提供有趣的可能性，研究暗物质的自我相互作用与直接检测实验。
2017-11-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exploring non-equilibrium effects in sequential freeze-in
National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
本文研究了多组分暗物质冻结过程中的非平衡效应，发现相空间计算对预测暗物质丰度至关重要，揭示了传统数密度方法与完整相空间处理之间的显著差异。
2026-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Tiny galaxies and dark substructures: exploring the "dark" subhaloes in TNG50
Durham University（杜伦大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；STAR Institute（STAR研究所）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文基于TNG50模拟研究暗子晕的存在，发现暗子晕在星系团中普遍存在，且质量范围在4.5×10⁷至2.1×10⁸ M☉的子晕更可能出现在强引力透镜区域。
2025-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter = Modified Gravity? Scrutinising the spacetime-matter distinction through the modified gravity/ dark matter lens
本文通过修正引力和暗物质之间的争论来审视空间（时间）和物质之间严格的概念区分的可行性。特别是，我们认为Berezhiani和Khoury的小说“超流暗物质理论”（SFDM）的案例研究。两个家庭的标准是物质和时空，分别从文献中提取。根据这些标准对SFDM假设的新标量场的评估表明，它是任何可能存在的（暗）物质，但也是$-$，低于超流临界温度，$-$是任何可能存在的时空（的修改）。后续论文根据这一结果研究了SFDM的可能解释，以及我们理解修改后的重力/暗物质区别和更广泛的时空-物质区别（重要性）的后果。
2020-09-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Matter Halo Merger Histories Beyond Cold Dark Matter: I - Methods and Application to Warm Dark Matter
我们描述了一种方法来准确地计算晕质量函数，祖质量函数，合并率和合并树在非冷暗物质宇宙中使用的广义扩展Press-Schechter形式主义的自洽处理。我们的方法允许快速探索的subhalo人口的星系晕在暗物质模型与各种不同的粒子属性或宇宙滚动，截断，或更复杂的功率谱。我们做了详细的比较，解析推导的质量函数和合并的历史与最近的温暖暗物质宇宙学N体模拟，并找到很好的协议。我们表明，一旦吸积的平滑分布的物质占，粗粒度的统计数据，如质量吸积历史的晕可以几乎无法区分冷，暖暗物质的情况下。然而，晕质量函数和祖质量函数显着不同，与温暖的暗物质的情况下，被强烈抑制以下的自由流动尺度的暗物质。我们证明了使用正确的解决方案的漂移集障碍首次穿越分布在温暖的暗物质的重要性-如果一个平坦的障碍的解决方案，而不是使用的截断晕质量函数慢得多，导致高估的低质量晕的数量。
2012-10-07 astro-ph.CO
Exploring Ultralight Scalar Assistance in Sterile Neutrino Dark Matter: Cold Spectrum and Unusual X/Gamma-ray Signatures
本文提出超轻标量辅助的惰性中微子暗物质产生模型，通过低温抑制产生更冷功率谱，并预言三次方密度依赖的 X/γ 射线及单能中微子信号。
2023-09-12 astro-ph.CO hep-ph
Exploring dark matter microphysics with galaxy surveys
我们使用目前的宇宙学观测和未来实验的预测来说明大尺度结构（LSS）调查在探测暗物质（DM）微物理和揭示潜在的偏离标准$Λ$ CDM方案的权力。为了量化这种说法，我们专注于扩展的$Λ$ CDM DM中微子散射，这留下了独特的印记的角度和物质的功率谱。在发现未来的CMB实验（如COrE+）将不会显着改善普朗克卫星设置的约束后，我们表明，下一代星系团调查（如DESI）可能会在约束替代宇宙学方面发挥主导作用，甚至有可能发现。通常，我们发现DESI对DM相互作用的敏感性比普朗克高一个数量级，因此探测到目前为止只能通过$N$体模拟获得的效应。
2017-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Exploring Supermassive Compact Dark Matter with the Millilensing Effect of Gamma-Ray Bursts
本研究提出利用分层贝叶斯推断方法，从3000个Fermi GRB事件中的6个毫透镜候选体推导超大质量致密暗物质的丰度，发现其结果与其他观测约束存在冲突，但若仅确认一个高置信度透镜事件则冲突可缓解，为相关研究提供线索。
2024-04-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Exploring the Universe with Dark Light Scalars
我们研究由（超）光标量组成的暗区的宇宙学。由于标量质量是辐射不稳定的，需要一个特殊的解释，使质量比紫外尺度小得多。标量质量的起源有两种众所周知的机制。标量可以被认为是一种伪戈德斯通玻色子，其位移对称性被非微扰修正明确打破，就像轴子一样。或者，它可以被识别为像胶球一样的复合粒子，其质量受到理论的限制尺度的限制。在这两种情况下，标量可以是自然光，但相互作用行为是完全不同的。轴子（胶球）越轻，其相互作用越弱（越强）。我们考虑暗轴子，其位移对称性被隐藏的非阿贝尔规范对称性破坏。在规范群约束后，暗轴子和暗胶球获得质量，形成多组分暗物质。我们仔细考虑了从暗胶子到暗轴子的能量流的影响，并推导出了背景和微扰变量的完整运动方程。还阐明了暗轴子-暗胶子耦合对熵演化和等曲率扰动的影响。最后，我们讨论了暗物质晕形成后胶子球的重力-热坍缩，以探索在高红移下观测到的超大质量黑洞的种子形成的可能性。在简化的假设下，质量为$0.01-0.1 {\rm MeV}$的胶球子暗物质和质量为${\cal O}(10^{-14}-10^{-18})\,{\rm eV}$的衰变常数为$f_a={\cal O}(10^{15}-10^{16}){\rm GeV}$的轴子主暗物质可以提供高红移超大质量黑洞起源的线索.
2021-04-01 astro-ph.CO hep-ph
Exploring the effects of pressure on the radial accretion of dark matter by a Schwarzschild supermassive black hole
基于固定Schwarzschild背景时空下含时相对论Euler方程的数值解，我们估计了径向流向服从理想气体状态方程的测试理想流体视界的吸积速率.我们探讨的吸积率的初始密度的流体的各种值的流入速度，以调查是否足够任意的初始条件允许一个稳态吸积过程取决于压力的值。我们将我们的结果外推到流体对应于暗物质和黑洞是一个超大质量黑洞种子的情况。然后，我们估计的状态方程参数，提供了一个稳定的状态吸积过程。我们发现，当压力的暗物质是零，黑洞的质量增长的值是数量级以上的$10^{9}M_{\odot}$在10 Gyr的流逝，而在吸积的理想气体暗物质与非零压力的情况下，吸积的质量可以是$\sim 1M_{\odot}/10Gyr$的顺序为$10^{6}M_{\odot}$。这意味着如果超大质量黑洞附近的暗物质获得了一个具有非平凡压力的状态方程，那么即使只考虑径向吸积，吸积暗物质对超大质量黑洞生长的贡献也可能很小。
2011-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分，一种是超轻物质，另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Unifying dark matter, dark energy and inflation with a fuzzy dark fluid
标量场出现在许多宇宙学模型中，特别是为了解释暗能量和暴胀，但也是为了模拟暗物质。在本文中，我们表明，这是可能的标量场同时取代暗物质，暗能量和通货膨胀假设存在的非最小耦合到重力，墨西哥帽潜力，和自发对称性破缺前的通货膨胀。在暴胀之后，标量场表现得像一种暗流体，模仿暗能量和暗物质，并且具有类似于模糊暗物质的暗物质行为。
2020-07-10 astro-ph.CO hep-th
Testing dark matter with Cherenkov light -- prospects of H.E.S.S. and CTA for exploring minimal supersymmetry
我们对H.E.S.S.的前景进行了更新和改进的研究。和切伦科夫望远镜阵列（CTA）实验在测试中性伴子暗物质的最小超对称标准模型与9个自由参数（p9 MSSM）。我们包括所有相关的实验约束和理论发展，特别是索末菲增强的计算，为当今的湮灭和遗物丰度。我们执行一个国家的最先进的CTA灵敏度与对数似然检验比统计分析，并将其应用于数值扫描的p9 MSSM参数空间，专注于TeV尺度的暗物质。我们发现，假设银河系中暗物质晕的Einasto轮廓，H.E.S.S.已经能够接近达到所谓的热WIMP值，而CTA将通过提供至少一个数量级的进一步改进而低于它。两个都是。和CTA对几种直接探测截面低于所谓的中微子底的情况很敏感，H.E.S.S. CTA对~1 TeV higgsino区的大部分区域都很敏感，而CTA对~1 TeV higgsino区的大部分区域也很敏感。我们表明，CTA的灵敏度将进一步提高单色光子搜索模式的单组分和不足的暗物质。
2019-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Exploring sub-GeV dark matter via $s$-wave, $p$-wave, and resonance annihilation with CMB data
本研究利用现有及未来CMB数据，重新约束亚GeV暗物质的$s$波、$p$波及共振湮灭，更新相关上限并首次给出共振情形下媒介粒子分支比限制，凸显μ畸变与CMB各向异性的探测互补性。
2025-09-03 astro-ph.CO hep-ph
Impact of semi-annihilations on dark matter phenomenology - an example of Z_N symmetric scalar dark matter
本文研究了半湮灭x_i x_j <->x_k X（其中x_i为任意暗物质，X为任意标准模型粒子）对暗物质唯象的影响.我们建立了一个包含一个额外的双重态和一个复杂的单重态的最小标量暗物质模型，预测了不同离散阿贝尔对称性Z_N，N>2下具有半湮灭过程的非平凡暗物质现象。我们实现了两个这样的例子模型与Z_3和Z_4对称的micrOMEGA和工作的现象。我们发现，这两个半湮灭和湮灭只涉及粒子从两个不同的暗物质部门显着修改这种类型的模型中的暗物质遗迹丰度。我们还研究了在这些模型中在XENON 100中直接检测暗物质的可能性。
2012-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Linear scale bounds on dark matter--dark radiation interactions and connection with the small scale crisis of cold dark matter
现代宇宙学中的一个悬而未决的问题是冷暗物质范式的小尺度危机。越来越多的注意力最近致力于自相互作用的暗物质模型作为一个可能的答案。然而，解决所谓的“失踪卫星”问题还需要存在额外的相对论性粒子（称为暗辐射），与早期宇宙中的暗物质散射。在这里，我们调查的影响，不同的理论模型设计的暗物质暗辐射相互作用的大尺度宇宙学观测。我们使用宇宙微波背景数据，把约束的暗辐射成分和它的耦合到暗物质。我们发现，数据所允许的耦合值意味着一个截止尺度的晕质量函数与银河系中的卫星观测相匹配。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
A dark matter scaling relation from mirror dark matter
镜像暗物质和其他类似的耗散暗物质候选者需要一个能量源来稳定螺旋星系中的暗物质晕。以前曾有人提出，普通超新星可能提供所需的能量。通过将超新星提供给晕的能量与辐射冷却损失的能量相匹配，我们在这里导出了一个粗略的标度关系$R_{SN} \propto ρ_0 r_0^2$（$R_{SN}$是超新星速率，$ρ_0, \ r_0$是暗物质中心密度和核心半径）。这种关系与从晕质量大于$3\times 10^{11} M_\odot$的螺旋星系的研究中推断出的暗物质特性是一致的。我们推测，其他观测到的星系的星系团可能会解释这种耗散的暗物质的框架内。
2013-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Dark Matter: a Review (the April Fool Edition)
在过去的几十年里，关于暗物质的存在和性质的证据不断积累。根据候选粒子的不同，暗物质可以呈现出几种宇宙学定义的模型之一：热暗物质、冷暗物质、暖暗物质、自相互作用暗物质和模糊暗物质。在本文中，我回顾了这些模型的相关性和地位，是否有可能为一个以上的这些模型，每个构成的暗物质的一部分，并讨论了确定这些模型中的任何一个是否可以成功地描述我们自己的宇宙的属性和演化的前景。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Brief History of Ultra-light Scalar Dark Matter Models
本文简要回顾了标量场暗物质模型的发展历史，该模型也被称为模糊暗物质、BEC暗物质、波动暗物质或超轻轴子。在这个模型中，质量为$m = O(10^{-22})eV$的超轻标量暗物质粒子凝聚在一个单一的玻色-爱因斯坦凝聚体状态中，并且集体表现得像经典波。银河系的暗物质晕可以被描述为一种自引力相干标量场配置，称为玻色子星。在比星系大的尺度上，暗物质的行为类似于冷暗物质，而在比星系小的尺度上，不确定原理的量子压力抑制了更小结构的形成，从而解决了传统冷暗物质模型的小尺度危机。
2018-01-11 astro-ph.CO hep-th
Dark matter directional detection in non-relativistic effective theories
我们将暗物质定向探测的形式推广到任意的单体暗物质-核子相互作用。新的理论框架推广了目前所使用的理论框架，该框架仅基于两种类型的暗物质-核子相互作用。它包括14个暗物质-核子相互作用算符，8个同位素相关的核响应函数，以及暗物质速度分布前2阶矩的Radon变换。利用最近通过数值原子核结构计算得到的核响应函数，计算了由CF $_4$、CS $_2$和$^{3}$ He构成的暗物质定向探测器对14个暗物质-核子相互作用的反冲能谱.我们突出了新的功能，提出的理论框架，并提出了我们的球形暗物质晕和流的暗物质粒子的结果。该研究为暗物质定向探测实验的模型无关分析奠定了基础。
2015-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric WIMP dark matter
在现有的具有全局对称性的暗物质模型中，暗物质的残余丰度要么等于反暗物质（热WIMP）的残余丰度，要么大得多，基本上没有剩余的反暗物质（非对称暗物质）。通过探索耦合的暗物质和反暗物质玻尔兹曼方程的原始不对称性的后果，我们发现在这两个极端之间插值的参数空间的大区域。有趣的是，这种新的非对称WIMP框架可以容纳广泛的暗物质质量和湮灭截面。现今的暗物质数量通常是不对称的，但这种不对称性很弱，以至于暗物质湮灭的间接信号没有被完全抑制。我们将我们的结果应用于现有模型，并指出即将到来的直接检测实验将限制相关参数空间的大范围。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph
