A peak in the power spectrum of primordial gravitational waves induced by primordial dark magnetic fields
本研究发现在背景原初暗磁场中引力子-暗光子转换会导致PGWs快子不稳定性，使其功率谱产生方向依赖的峰值，从而为探测原初暗磁场提供新途径。
2023-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
On the Primordial Black Hole Mass Function for Broad Spectra
本文详细讨论了曲率扰动功率谱较宽的情况下原初黑洞的质量函数。对于一个广泛的和平坦的频谱的情况下，我们认为，这样的质量函数是在最小的原始黑质量，可以形成，并拥有一个尾巴像$M^{-3/2}$，其中$M$是原始黑洞的质量衰减达到峰值。
2020-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
General relativistic effects on photon spectrum emitted from dark matter halos around primordial black holes
本文研究了原初黑洞周围暗物质晕发射光子谱的广义相对论效应，发现引力红移导致的谱线展宽可作为独特观测特征，为混合暗物质场景提供关键证据。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
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
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 Spiky Primordial Black Holes
本文针对邻近X射线双星中观测到的暗物质密度尖峰迹象，提出这些轻黑洞可能源于原初黑洞，因其天然形成超高密度暗物质微型尖峰，从而解释恒星坍缩黑洞无法形成尖峰的矛盾。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark matter and dark radiation from evaporating Kerr primordial black holes
原始黑洞蒸发产生暗物质和暗辐射的机制非常有趣。我们考虑Kerr黑洞的情况，推广以前在Schwarzschild情况下得到的结果。对于暗物质，结果并没有显著变化，温暖的暗物质的边界也同样适用：特别是，克尔情况不能拯救黑洞统治轻暗物质的场景。对于暗辐射，$ΔN_{eff}$的期望值相对于史瓦西情况没有显著变化，但是对于自旋为2的粒子的增强：然而，在无质量的情况下，只有极端的黑洞才能达到预期的实验灵敏度。
2021-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial dark matter halos from fifth forces
我们认为，原始暗物质晕可能是在辐射支配期间由比重力更强的远程吸引力产生的。在本文中，我们推导出的条件下，这些结构可以支配宇宙的暗物质的内容，同时通过微透镜的约束和宇宙微波背景能量注入的界限。暗物质粒子会聚集在太阳质量范围内的物体中，其典型尺寸相当于太阳系的数量级。直接寻找暗物质的结果是重要的。
2019-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
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
From quantum unstable systems to the decaying dark energy: Cosmological implications
我们考虑一个具有衰减的亚稳态暗能量的宇宙学，并假设这个亚稳态暗能量的衰减过程是一个量子衰减过程。这样的假设意味着宇宙的演化是不可逆的，违反了时间反演对称性。我们证明，如果用哈勃宇宙尺度时间代替描述宇宙演化的方程中的宇宙时间$t$，则得到了以哈勃参数$H$的偶次幂级数形式的含时$Λ(t)$：$Λ(t) = Λ(H)$ .我们的特别注意力集中在放射性的指数形式的衰变过程的暗能量和这种类型的衰变的后果。
2018-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Light Primordial Exotic Compact Objects as All Dark Matter
由无视界的奇异致密天体（ECO），如虫洞、2-2-洞、模糊球、引力星、玻色子星、坍缩聚合物、超旋子等所发出的辐射，当与黑洞的辐射相比时，预计会受到强烈的抑制。如果大的原始曲率波动崩溃到这样的对象，而不是黑洞，他们不蒸发或蒸发速度比黑洞慢得多，因此可能构成所有的暗物质的质量低于$M < 10^{-16}M_\odot.$我们重新评估相关的实验约束轻ECO在这个质量范围内，并表明，非常大的新的参数空间下降到ECO群众$M\sim 10\,{\rm TeV}$打开了光原始暗物质。需要一个新的专门实验计划来测试这个质量范围的原始暗物质。
2018-06-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes as a dark matter candidate are severely constrained by the Galactic Center 511 keV gamma-ray line
我们推导出最强的约束，可以组成的低质量的原始黑洞的暗物质的分数，通过使用银河系中心511 keV的伽马射线线的观测。质量为$\lesssim$ 10 $^{15}$ kg的原始黑洞会蒸发产生$e^\pm$对。正电子将在银河系中心失去能量，变得非相对论性，然后与周围的电子湮灭。我们推导出强大的和保守的界限，假设正电子注入通过原始黑洞蒸发的速率小于所需的解释银河系中心511千电子伏的伽马射线线的SPI/ INTEGRAL观测。根据原始黑洞质量函数和其他天体物理学的不确定性，这些约束是最严格的文献中，并表明原始黑洞贡献不到1\%的暗物质密度。我们的技术还探测了部分质量范围，这完全不受以前研究的限制。
2019-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Decaying Hidden Dark Matter in Warped Compactification
最近的PAMELA和ATIC/Fermi/HESS实验在高能宇宙射线中观测到过量的电子和正电子，但没有观测到反质子。为了解释这一结果，我们在弦论紧化中构建了一个衰减的隐藏暗物质模型，它包含了以下两个成分，扭曲紧化中的隐藏暗物质场景和衰减到标准模型的隐藏轻粒子的唯象建议。在这个模型中，在高维扭曲膜上，各种扭曲的Kaluza-Klein粒子和规范场的零模对标准模型起着隐藏的暗物质或介质的作用。
2009-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Grand Unification in the Axiverse: Decaying Axion Dark Matter and Spontaneous Baryogenesis
衰变常数接近大统一（GUT）尺度的量子色动力学轴子具有接近neV的超轻质量。然而，我们表明，轴子粒子的质量附近的千电子伏- PeV范围内的大统一体尺度的衰变常数也很好的动机，因为它们自然产生的轴向理论与黑暗的非阿贝尔规范群。我们证明了正确的暗物质丰度可以通过这些模型中的重轴子通过错位机制结合一段时间的早期物质统治从长寿命的黑暗胶球相同的规范组。重的轴子暗物质可能会衰变为两个光子，产生单能量的电磁信号，可以被当前或下一代的天基望远镜探测到。我们计划下一代望远镜的灵敏度，包括$\textit {Athena,}$ AMEGO和e-ASTROGAM，以这种衰变的轴子暗物质。如果暗区包含多个约束规范群，那么观察到的原始重子不对称性也可以通过自发重子生成来实现。我们提出了明确的orbifold建设的黑暗规范群统一与SM在大统一尺度和轴子出现的第五个组件的黑暗规范场与散装陈-西蒙斯条款。
2022-08-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Warm Decaying Dark Matter and the Hubble Tension
如果一部分暗物质不稳定，在物质辐射相等的时候衰变成暗辐射，它可能会影响宇宙的膨胀历史，从而有助于改善哈勃常数的本地测量值与从宇宙微波背景和重子声学振荡的测量结果（假设标准的$Λ$ CDM宇宙学）推断的值之间长期存在的紧张关系。然而，如果衰变的暗物质的这一成分是冷的，它将改变引力势的演化，导致与这些相同的数据集不一致。考虑到这一点，我们在这里考虑一个组件的衰变温暖的暗物质，与自由流的长度是足够长的，以保持与现有的数据一致。我们研究了暖衰变暗物质的背景和微扰演化，并利用宇宙学数据来约束这种粒子的质量、丰度和衰变率。我们发现，温暖的衰变暗物质的一个组成部分，可以显着降低本地和宇宙学测定的哈勃常数之间的紧张关系。
2020-06-03 astro-ph.CO hep-ph
Evolution and Possible Forms of Primordial Antimatter and Dark Matter celestial objects
分析了原初反物质畴和暗物质天体的结构和演化。描述了相对论性低密度反物质畴。相对论FRW理想流体解被发现用于表征i）超高密度反物质畴，ii）高密度反物质畴和iii）致密反物质畴。分析了可能的子域结构。概述了演化到星系形成时的结构。与其他原始天体进行了比较。概述了反星的特征。在WIMP暗物质团块的情况下，他们的生存到现在的时间的机制进行了讨论。研究了第五种力引起的中微子聚团的宇宙学特征。
2022-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observing primordial magnetic fields through Dark Matter
原始磁场通常被认为是早期宇宙的种子，已经发展成我们今天所观察到的银河系和银河系外的磁场。由于原始磁场的强度很小，在宇宙学和天体物理学观测中很难探测到。我们展示了如果中性暗物质的一部分具有磁化率，这种变化是如何发生的。通过这种方式，通过研究暗物质，人们可以获得有关原始磁场性质的信息，即使后者具有同向振幅$B_0 \lesssim0.01~\mbox{nG}$。在我们的模型中，暗物质是一个稳定的单重标量$χ$，它通过瑞利算符与电磁场相互作用为$χ^2 F_{μν} F^{μν}/Λ^2$。对于存在于早期宇宙中的原始磁场，这个算符迫使模型的$Z_2$对称性自发破缺。后来，当原始磁场红移到临界值以下时，对称性通过“逆相变“恢复。在这一点上，磁场$χ$开始振荡，并作为一个“磁态”的暗物质组成部分，继承了原始磁场空间分布的属性。特别地，对于磁场波动的几乎平坦的频谱，标量$χ$携带统计各向异性等曲率模式。我们讨论的参数空间的模型，并考虑的可能性，大部分的暗物质是由相同的粒子$χ$通过冻结机制产生。
2020-10-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial neutron star; a new candidate of dark matter
Z-玻色子交换作用在左手中微子和中子之间产生吸引力。Ginzburg-Landau平均场计算和Bogoliubov变换表明，这种吸引力导致中微子-中子对凝聚和超流性。当超流形成的结果应用于早期宇宙时，视界尺度对凝聚可能成为暗能量的一个组成部分。热宇宙介质中的其他费米子的进一步吸积，产生了由处于β平衡的质子、中子、电子和中微子组成的原始中子星的种子。原始中子星可能提供了一种机制，如果适当选择一小部分宇宙热粒子凝聚成中微子-中子超流体和原始中子星，而不使宇宙过于接近，那么原始中子星可能提供了部分或全部宇宙中的暗物质。通过测量原始中子星形成时的中微子爆发和实验室原子实验中超流遗迹中微子的探测，可以从原理上验证这一设想。
2022-09-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial black hole dark matter in dilaton-extended two-field Starobinsky inflation
我们研究了Starobinsky的二次膨胀$f(R)$模型的双场扩展中原初黑洞的产生及其对目前观测到的暗物质的贡献。该模型具有多场放大机制，导致在负责生产原始黑洞的小波长处的暴胀功率谱中产生尖锐的峰值。这种机制与单场模型有很大不同，需要在暴胀动力学的中间阶段进行随机处理。我们发现，该模型导致了一个成功的阶段，有效的单场Starobinsky膨胀的波长探测的宇宙微波背景辐射和解释所观察到的冷暗物质内容在宇宙中形成的原始黑洞。
2021-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Decay of multiple dark matter particles to dark radiation in different epochs does not alleviate the Hubble tension
衰变的冷暗物质（CDM）被认为是解决哈勃膨胀率和物质聚集之间紧张关系的一种机制。然而，宇宙微波背景（CMB）的偏振测量严重限制了暗物质在重组前的衰变比例，而大尺度结构对CMB各向异性的透镜效应对暗物质在重组后的衰变有很强的限制。总之，这些限制使得用衰减的暗物质来解释哈勃张力不太可能。针对这种情况，我们研究了一个暗物质系综与CDM粒子衰变成自由流动的暗辐射在不同的时代，可以缓解这个问题。我们发现它没有。
2022-04-25 astro-ph.CO hep-ph
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
Late-time decaying dark matter: constraints and implications for the $H_0$-tension
我们使用最新的低红移探测器约束和更新衰变暗物质模型与温暖的大质量子粒子的寿命的界限。我们利用Ia型超新星，重子声学振荡和引力透镜类星体的时间延迟测量。这些数据集得到了从宇宙微波背景获得的早期宇宙先验的补充。对于相对论性子粒子的最大允许分数，在$95\%$ C. L.处发现更新的寿命界限为$τ> 9\, \rm{Gyr}$和$τ>11\,\rm{Gyr}$，对于两体和多体衰变的情况下，分别。我们还评论最近的建议，目前的两体衰变暗物质模型可以提供解决方案的$H_0$紧张，对比标准的$Λ$ CDM模型。我们推断，目前的暗物质衰变的情况是不太可能缓解的$H_0$紧张。我们发现，衰减的暗物质是能够减少的趋势，减少$H_0$值增加透镜红移中观察到的强透镜数据集。
2020-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on small-scale primordial power by annihilation signals from extragalactic dark matter minihalos
我们重新审视了来自暗物质微晕湮灭信号对小尺度原始能量的限制。利用来自河外微晕的γ射线和中微子，并假设δ函数的原始谱，我们显示了湮灭模式，暗物质的质量和湮灭截面的约束的依赖性。我们报告两个保守的约束，假设minihalos完全破坏时，成为来自标准的几乎规模不变的原始光谱的晕的一部分，和乐观的约束，忽略破坏。
2017-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on primordial curvature perturbations from primordial black hole dark matter and secondary gravitational waves
原初黑洞和次级引力波可以用来探测早期的小尺度物理。对于视界再入后产生的次级引力波，我们导出了源的时间积分的解析公式，得到了诱导引力波能量密度随时间变化的解析性质。通过对原初曲率扰动的功率谱提出分段幂律参数化，利用原初黑洞暗物质的观测约束，得到了功率谱的上界，并讨论了未来天基引力波天线对模型的检验.
2019-12-10 astro-ph.CO gr-qc
Gravitino/Axino as Decaying Dark Matter and Cosmological Tensions
在超对称轴子模型中，如果一个引力伴子或一个轴子是最轻的超对称粒子（LSP），另一个通常是次轻粒子（NLSP）。我们调查这样一个场景的宇宙学，并指出，NLSP的寿命自然成为可比的宇宙在一个可行的参数区域的年龄。这是所谓的衰变暗物质模型的一个很好的例子，该模型最近被认为是$Λ$ CDM模型的扩展，以放松一些宇宙学的紧张局势。
2017-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Late universe decaying dark matter can relieve the H_0 tension
我们研究了两体暗物质衰变的宇宙学效应，其中衰变的产物包括一个无质量和一个有质量的粒子。我们表明，如果大规模的子粒子是稍微温暖的，它是可能的，以减轻目前的哈勃参数与测量从宇宙微波背景距离阶梯测量之间的紧张局势。
2019-03-21 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
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
Dark matter and dark radiation from evaporating primordial black holes
质量范围从$10^{-5}$到$10^9$ g的原始黑洞可能存在于早期宇宙中。通过它们的蒸发机制（在大爆炸核合成之前完成），它们可能释放出超出标准模型的稳定粒子。我们重新考虑了这样的粒子可能构成今天观测到的暗物质的主要部分或一小部分的可能性，更新了暖暗物质约束对这种情况的影响。如果足够轻，来自原始黑洞蒸发的稳定粒子也可能对暗辐射做出重大贡献。我们概括了以前的研究，这个有趣的暗物质和暗辐射的产生机制，包括吸积和熵不守恒的可能数量的影响。我们还详细讨论了标准模型之外的稳定粒子候选者的一些具体例子。
2020-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Direct Detection of Light Dark Matter from Evaporating Primordial Black Holes
直接探测亚GeV的暗物质与核子的相互作用受到探测器中散射引起的低反冲能量的阻碍。这种实验上的困难是避免在方案中的推动暗物质，其中一个组成部分的暗物质粒子被赋予大的动能。在这封信中，我们指出，当前质量从$10^{14}$到$10^{16}$ g的原始黑洞的蒸发是能量为数十到数百MeV的增强光暗物质的来源。聚焦于XENON 1 T实验，我们表明，这些相对论性暗物质粒子可能会产生一个信号的数量级大于目前的上限。因此，我们能够显着约束的组合参数空间的原始黑洞和亚GeV的暗物质。在质量为$10^{15}~\mathrm{g}$且丰度与现有边界相容的原始黑洞存在下，DM-核子截面的极限提高了四个数量级。
2022-01-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Strong constraints on clustered primordial black holes as dark matter
暗物质以原始黑洞形式存在的想法最近又死灰复燃，这是由LIGO探测到的来自双黑洞合并的引力波引发的。在这种情况下，有人认为，一个大的原始黑洞的初始集群可以帮助减轻这种情况下的强大约束。在这项工作中，我们表明，相反，与大的初始集群的问题是加剧和约束的原始黑洞暗物质变得压倒性的强大。
2019-03-02 astro-ph.CO 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 constraints on late-universe decaying dark matter as a solution to the $H_0$ tension
有人认为，宇宙晚期的暗物质衰变可以缓解局部宇宙中的$H_0$测量值与从宇宙微波背景波动推断出的值之间的紧张关系。有人认为，衰变的暗物质可能会解释这种差异，因为它重新洗牌的能量密度之间的物质和辐射，因此允许暗能量成为主导在较早的时间。在这项工作中，我们表明，宇宙微波背景各向异性功率谱的低多极振幅严重限制了后期衰变作为解决$H_0$张力的可行性。
2022-02-04 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
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
Primordial Extremal Black Holes as Dark Matter
研究表明，在给定暗电磁和重暗电子的情况下，质量范围从Planck尺度到$10^9$ g附近的原始（近）极值黑洞是宇宙学稳定的，并且可以解释暗物质.对于单个黑洞，霍金辐射和Schwinger放电过程分别被近极值和重暗电子所抑制.相比之下，双星系统的合并事件提供了直接观察霍金辐射的机会。由于合并产物不是极端的，它们迅速蒸发并产生瞬时高能中微子和伽马射线信号，可以在IceCube和HAWC等望远镜上观察到。近极值黑洞和暗电子质量之间的关系也可以为弱引力猜想提供线索。
2019-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
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
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
Bounds on warm dark matter from Schwarzschild primordial black holes
我们考虑轻暗物质候选者起源于史瓦西原始黑洞的蒸发，质量在$10^{-5}-10^9$ g范围内。这些候选粒子是超越标准模型的粒子，它们与其他粒子的耦合可以忽略不计，因此它们只在引力作用下相互作用。它们属于暖暗物质的范畴，但它们破坏了结构的形成，对候选自旋的增加值产生了较软的影响。要求这样的候选人，以充分考虑所观察到的暗物质，我们发现，黑洞统治的情况下，排除所有的自旋值高达2。对于辐射支配的情况下，我们推导出上限的参数$β$（原始黑洞能量密度在形成辐射之一），这是不严格的更高的候选自旋。
2021-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
In search of an observational quantum signature of the primordial perturbations in slow-roll and ultra slow-roll inflation
在标准暴胀范式中，宇宙学密度扰动在早期宇宙中以量子涨落的形式产生，但随后经历了量子到经典的转变。在这种转变中，量子态的压缩起着关键作用，这是对微扰的衰减模式分量的强烈抑制的结果。由于对宇宙学扰动的测量不断改进，我们想知道是否存在这样的情况，即这种衰变模式在宇宙晚期仍然可以观察到，理想情况下会导致扰动的量子性质的“吸烟枪”签名。我们通过将暴胀后的微扰量子态演化到后暴胀宇宙来解决这个问题。在恢复了标准结果之后，即在慢卷（SR）暴胀中，当观测到扰动时，衰减模确实被绝望地抑制了（抑制了$\sim 115$数量级），我们转向超慢卷（USR）暴胀，在这种情况下，通常的衰减模实际上在超视界尺度上增长。尽管模式函数的行为有如此巨大的差异，我们还是发现在USR中，宇宙晚期衰减模式的振幅被显著地抑制了，实际上是被相同的$\sim 115$数量级抑制了。我们最后解释说，这种大的抑制是一个普遍的结果，持有超越SR和USR的情况下考虑，并遵循海森堡的不确定原理的修改版本和观察到的原始功率谱的振幅。因此，微扰的经典行为与宏观物体的经典行为密切相关，与大质量粒子的位置进行类比，今天的曲率微扰具有$m_{\rm pl}^2/H_0^2 \sim 10^{120}$量级的巨大有效质量，使它们高度经典。
2019-05-04 astro-ph.CO gr-qc quant-ph
Revisiting Big-Bang Nucleosynthesis Constraints on Long-Lived Decaying Particles
我们研究了大爆炸核合成（BBN）时期衰变的长寿命大质量粒子对轻元素原始丰度的影响。与以前的研究相比，（i）更新了标准BBN反应的反应速率，（ii）使用了最新的轻元素丰度和宇宙学参数观测数据，（iii）考虑了高能核子与背景核非弹性散射时的相互转换效应，（iv）高能反核子引起的强子簇射效应。我们比较了最新的观测约束的轻元素的原始丰度的理论预测，并推导出作为其寿命的函数的衰变粒子的遗迹丰度的上界。我们还将我们的分析应用到不稳定的引力子，超对称理论中引力子的超伙伴，并得到膨胀后的再加热温度的约束。
2018-12-03 astro-ph.CO hep-ph
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
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
