Three-body recombination into deep bound states in a Bose gas with large scattering length
本文将大散射长度α三体系统的有效场论应用于玻色气体中的三体复合深束缚态。在允许复合的短程相互作用中,复合常数α被计算为一阶。当a < 0时,无量纲组合m α/(\hbar a^4)是\ln |a|的周期函数,它在a值相差22.7倍时表现出共振。当α变大并为负值时,在费什巴赫共振附近应该可以观察到这种戏剧性的行为。
2001-06-04 cond-mat hep-ph nucl-th
CMB bounds on dark matter annihilation: Nucleon energy-losses after recombination
本文研究了在红移100<z<~2000处由暗物质湮灭产生的质子和反质子的传播和能量损失。在暗物质湮灭为夸克、胶子和弱规范玻色子的情况下,质子和反质子携带了注入e^ \pm和γ的能量的20%左右,但是当从改变的复合历史推导宇宙微波背景边界时,它们的相互作用通常被忽略。在这里,我们遵循数值的能量损失的历史,典型的质子/反质子在宇宙介质。我们发现,大约一半的能量被引导到光子和e^ \pm,我们提出了一个简单的处方,以估计相应的加强宇宙微波背景边界上的暗物质湮灭截面。
2013-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Three-Body Recombination of Identical Bosons with a Large Positive Scattering Length at Nonzero Temperature
对于具有大散射长度的全同玻色子,三体复合率对碰撞能量的依赖关系在零程极限由单个标度变量的泛函数决定.角动量为零时有六个标度函数,每个高分波有一个标度函数。我们通过求解Skorniakov-Ter-Martirosian方程来计算这些通用函数。三体复合随碰撞能量的变化与以前求解4 He原子三体薛定谔方程的结果一致。通用标度函数可用于计算非零温度下的三体复合率。我们得到了一个很好的拟合的数据从因斯布鲁克组的133 Cs原子具有较大的正散射长度。
2008-11-14 cond-mat.other hep-ph nucl-th
Constraining early dark energy with gravitational waves before recombination
本文研究超轻标量衰变为阿贝尔规范玻色子产生的随机引力波背景,通过模拟共振暗光子产生的非线性动力学,发现其信号在全部参数空间内超过宇宙微波背景约束,为早期暗能量模型提供了独特探测途径。
2021-05-04 astro-ph.CO hep-ph
New CMB spectral distortion constraints on decaying dark matter with full evolution of electromagnetic cascades before recombination
当前对在使用CMB谱畸变的复合时期之前以高能粒子形式注入能量的约束假设所有能量进入$y$和$μ$型畸变。我们重新审视这些限制与精确计算的频谱失真,通过不断发展的电磁级联。实际的光谱畸变在形状和幅度上不同于$y$型畸变,并且取决于注入粒子的能量和性质。对诸如暗物质衰变等能量注入过程的约束可以放宽多达5倍。
2019-07-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter component decaying after recombination: lensing constraints with Planck data
最近有人提出~ \cite{Berezhiani:2015yta},在包含重组后衰变的次主导部分的暗物质的模型中,可以调和在高红移(CMB各向异性)和低红移(星团计数,哈勃常数)测量中导出的宇宙学参数值之间出现的张力。我们根据CMB Planck数据检查模型。我们发现,由大尺度结构的CMB各向异性透镜提供了强大的额外的约束,这个模型,限制在2\,$σ$置信水平的分数为$F<8\%$。然而,研究CMB和相冲突的低$z$测量的组合数据集,我们得到与一致性$Λ$ CDM宇宙学模型相比,具有$F\approx2\!-\!5$ \%的模型表现出更好的拟合(1.5-3\,$σ$取决于透镜先验)。
2016-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Pushing the Limits of Atomic Dark Matter: First-Principles Recombination Rates and Cosmological Constraints
C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University(纽约州立大学石溪分校杨振宁理论物理研究所);Physics and Astronomy Department, Stony Brook University(纽约州立大学石溪分校物理与天文系)
该研究通过分析原子暗物质的再结合和冷却机制,结合CMB数据对暗物质参数空间提出新的约束。
2026-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Three-body recombination in Bose gases with large scattering length
本文将大散射长度三体系统的有效场论应用于玻色气体中弱束缚s波态的三体复合。我们的模型独立分析表明,三体复合常数α不是普适的,而是可以取0到67.9 \hbar a^4/m之间的任何值,其中a是散射长度。其他低能量的三体观测量可以用α和α来预测。在费什巴赫共振附近,当磁场B接近a ->无穷大的点时,α应该在这些极限之间振荡。在B的任何区间中,a增加22.7倍,alpha应该为零。
2000-05-01 cond-mat hep-ph nucl-th
Radiation back-reaction during dark-matter freeze-out via metastable bound states
本文利用广义Saha平衡方程研究暗物质冻结中亚稳态束缚态产生辐射的反作用,发现辐射更易热化或红移而非电离或激发束缚态。
2024-06-18 hep-ph
Dark matter component decaying after recombination: Sensitivity to BAO and RSD probes
最近有人提出~ \cite{Berezhiani:2015yta},重组后衰变的次主导部分暗物质可能会缓解高红移(CMB各向异性)和低红移(哈勃常数,星系团计数)测量之间的紧张关系。在这篇报告中,我们继续我们以前的研究~ \cite{Chudaykin:2016yfk}的衰变暗物质(DDM)模型添加所有可用的最近的重子声学振荡(BAO)和红移空间畸变(RSD)的测量。我们发现,BAO/RSD测量一般更喜欢标准的$Λ$ CDM,并结合其他宇宙学测量,在$\sim$ 1,5%的水平上对DDM分数施加上限,通过\cite{Chudaykin:2016yfk}中主要从CMB数据获得的1.5倍的限制来加强。然而,基于相同的重子振荡光谱巡天(BOSS)数据发布12(DR 12)星系样本,这些数字在不同的分析中有所不同。总的来说,与$Λ$ CDM相比,具有几个百分比DDM分数的模型提供了更好的拟合组合宇宙学数据:簇计数和哈勃参数的直接测量是原因。当引入CMB透镜功率幅度${\rm A_L}$作为自由拟合参数时,改进可以大到1.5 μ $σ$,并且增长到3.3 μ $σ$。
2018-04-17 astro-ph.CO hep-ph
Directional dark matter by polar angle direct detection and application of columnar recombination
本文系统地研究了直接暗物质探测器探测反冲核极角的方向灵敏度。利用质量无关的弱相互作用大质量粒子(WIMP)方法,计算了一般探测器在等温星系暗物质晕中的灵敏度。通过使用能量和极角的二维分布,一个没有头尾信息的探测器与6.3倍的统计被发现达到相同的性能水平,作为一个完整的三维跟踪暗物质探测器。最佳的操作方向获得各种实验配置,与空间或地球固定的探测器,有头尾能力或没有,并使用能量信息或不。地球固定探测器被发现有最好的灵敏度时,极轴是在一个45度角从地球的极点。在模拟WIMP信号能量分布的背景污染的情况下,发现性能下降的速度小于信号纯度的下降速度。本文报道了以气态氙为靶材料的探测器在不同能量阈值下的性能随WIMP质量的变化关系。我们发现,与$5\times 10^{-46} \mathrm{cm}^2$自旋无关的WIMP核子截面和30 GeV的WIMP,$770$公斤$\cdot$年的曝光与极性探测器的10 keV阈值可以使一个三西格玛发现的定向WIMP在等温银河系暗物质晕。对于柱状复合探测器,实验的考虑进行了讨论。
2015-08-31 hep-ph physics.ins-det
Comment on "Self-interacting Warm Dark Matter"
Hannestad和Scherrer分析了自相互作用的温热暗物质,并发现了与以前论文不一致的功率谱。我们认为,它们包括自相互作用在弱耦合近似,为光子复合后。用于预复合光子的"紧耦合“近似和先前关于自相互作用HMD的讨论将更合适。他们的近似产生玻尔兹曼层次导致一个僵硬的方程组。此外,规范模式的污染可能使他们的结果无效。
2001-06-13 astro-ph hep-ph
CMB anisotropy and BBN constraints on pre-recombination decay of dark matter to visible particles
在复合时期附近注入高能电磁粒子可以修改标准复合历史,从而修改CMB各向异性功率谱。先前的研究已经对复合时代(红移$z\lesssim 4500$)周围的电磁能量注入量提出了严格的限制。然而,以高能($>$ keV)可见标准模型粒子的形式注入的能量不是瞬时沉积的。能量注入的时间和所有能量都沉积到背景重子气体和CMB光子上的时间之间有相当大的延迟,再加上测量CMB各向异性的非凡精度,意味着CMB各向异性对在复合时期之前注入的能量很敏感。我们发现,CMB各向异性功率谱是敏感的能量注入,即使在$z = 10000$,给予更强的约束相比,大爆炸核合成和CMB频谱失真。我们推导出,使用普朗克CMB数据,通过显式地发展膨胀宇宙中的电磁级联,从而扩展以前的约束,以较低的粒子寿命长寿命的不稳定粒子衰变在红移$z\lesssim 10000$(寿命$τ_X\gtrsim 10^{11}$ s)的约束。我们还重新审视BBN约束,并表明延迟注入的能量是重要的BBN约束。我们发现,当我们放松准静态或现场假设时,约束可以减弱几个到几乎一个数量级的因素,这取决于能量。
2019-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmological constraints on TeV-scale dark matter subcomponents decaying between recombination and reionisation
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)(卡尔斯鲁厄理工学院);RWTH Aachen University(亚琛工业大学)
研究TeV尺度暗物质子成分衰变对宇宙学观测的影响,评估未来21厘米信号探测的灵敏度,发现寿命τ>10^15 s的暗物质衰变对21厘米信号更敏感,尤其当衰变产物为中微子时。
2026-07-31 astro-ph.CO hep-ph
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
Production of dark-matter bound states in the early universe by three-body recombination
宇宙的小尺度结构问题可以通过自相互作用的暗物质来解决,这种暗物质在低能量时会变得相互作用很强。自相互作用的一个特别的预测模型是具有远大于范围的S波散射长度的共振短程相互作用。在这样一个模型中的横截面的速度依赖性提供了一个很好的拟合推断的自相互作用截面的星系和星系团的暗物质晕,如果暗物质质量约为19 GeV和散射长度约为17 fm。这样一个模型对弱束缚的暗物质粒子团的少体物理学做出了明确的预言。二体束缚团簇的形成是形成较大束缚团簇的瓶颈。我们在假设暗物质粒子是全同玻色子的情况下,计算了早期宇宙中三体复合产生二体束缚团簇的情况,这是最有利的情况。如果暗物质的质量为19 GeV,散射长度为17 fm,那么当暗物质的温度低于结合能时,以两体结合团形式存在的暗物质的比例可以增加4个数量级,但其目前的数值仍然小于10^(-6)。通过放松小尺度结构的限制和降低暗物质粒子的质量,可以将目前的分数提高到10^(-3)。
2018-12-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Darkness of Spin-0 Dark Radiation
我们表明,散射的一般自旋0部门的暗辐射的预复合热等离子体的结果在不可检测的小光谱失真的宇宙微波背景。
2014-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Numerical Backreaction and Finite-Time Energy Transfer in Post-Recombination Magnetogenesis from Ultralight Dark Matter
McGill University(麦吉尔大学)
研究超轻暗物质驱动的重组后磁生成中规范场产生,追踪$\phi$模式与规范场模式耦合演化,数值工作证实分析结果,确定反作用关闭共振的情况及不同参数下能量转移到光子时的${\cal{F}}$情况。
2026-07-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Efimov Physics in 6Li Atoms
在磁场为895 G的超冷~6Li原子多体系统中,发现了一个新的3原子损失共振,它与Efimov三聚体的3原子阈值有关. O'Hara和他的同事利用测量这个区域的三体复合率来确定与Efimov物理学相关的复杂三体参数。使用这个参数作为输入,我们计算的Efimov状态的光谱和三体复合率在600 G以上的所有三个散射长度是大的通用区域的普遍预测。我们预测在(672 +/-2)G与Efimov三聚体消失通过原子二聚体阈值原子二聚体损失共振。我们还预测在(759 +/-1)G的三体复合率的干扰最小值,其中3自旋混合物可能是足够稳定的,以允许多体系统的实验研究。
2010-07-26 cond-mat.quant-gas hep-ph nucl-th
Towards alleviating the $H_0$ and $S_8$ tensions with Early Dark Energy - Dark Matter drag
本文研究了早期暗能量与暗物质间的拖曳项能否同时缓解$H_0$和$S_8$张力,发现再复合后活跃的拖曳项可同时缓解两者,但再复合前活跃的拖曳项受宇宙微波背景功率谱约束。
2024-10-28 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Bounds on sub-GeV Dark Vector Bosons from Electromagnetic Energy Injection
新的暗矢量玻色子可以在早期宇宙中产生,并在大爆炸核合成(BBN)或复合时形成宇宙微波背景(CMB)后衰变。这种衰变注入的能量可以改变轻元素丰度或修改CMB的功率和频谱。在这项工作中,我们研究了这些效应对一系列亚GeV暗矢量的约束,包括动力学混合暗光子,$B-L$,$L_e-L_μ$,$L_e-L_τ$和$L_μ-L_τ$暗U(1)玻色子。我们专注于电磁能量注入的影响,我们更新了以前的调查暗光子和其他暗矢量衰变考虑到非普适性的光子级联光谱相关的BBN和能量依赖性的电离效率后重组在我们的治疗修改CMB。
2020-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Magnetic Fields from Ultralight Dark Matter
本文提出一种在重组后由振荡赝标量暗物质驱动的参数共振机制,在兆秒差距尺度上产生超过观测下限的宇宙学磁场。
2025-02-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large neutrino mass in cosmology and keV sterile neutrino dark matter from a dark sector
该研究提出扩展跷跷板模型,通过暗扇区U(1)规范相互作用使暗物质与标准模型微中子热平衡,抑制活跃中微子丰度,从而调和宇宙学中微子质量与暗物质问题,并预言有效中微子种类数微增,可被未来CMB任务探测。
2025-04-19 astro-ph.CO hep-ph
A conservative assessment of the current constraints on dark matter annihilation from Cosmic Rays and CMB observations
鉴于目前的兴趣,结合不同的观测约束湮灭WIMP暗物质,我们研究索末菲效应之间的关系,在重组时代和星系晕。通过考虑宇宙射线轻子数据(AMS-02 2014,Fermi和PAMELA)的最新插值集合,作为暗物质湮灭信号,我们表明,目前的宇宙射线测量和最近的普朗克2015年从CMB各向异性的限制几乎重叠的数量级的几个$TeV$的暗物质质量,虽然很大的理论不确定性困扰宇宙射线和暗物质的描述。结合宇宙射线拟合,我们得到适当的最小区域允许的CMB观测,特别是$μ$和$τ$湮灭通道,一旦假设可行的值的能量吸收在复合的效率因子:结果是一致的普朗克合作,但允许宇宙射线之间的重叠从轻子部门和CMB的约束。即将到来的AMS-02对宇宙射线反质子的测量将有助于澄清这个难题。
2015-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Effects of Dark Matter Annihilation on the Cosmic Microwave Background
我们研究了暗物质湮灭过程中和宇宙复合时期后的宇宙微波背景各向异性的影响,考虑到详细的能量沉积的湮灭产品。据发现,一个相当严格的约束的湮灭截面施加TeV尺度的暗物质质量从WMAP观测。
2009-07-23 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraints on WIMP Annihilation: Energy Absorption During the Recombination Epoch
我们详细计算了暗物质湮灭注入的能量在z ~ 1000处加热和电离光子-重子等离子体的速率,并为广泛的湮灭通道和DM质量的相关红移范围提供了精确的拟合函数。由此产生的扰动的电离历史可以约束的CMB温度和偏振角功率谱的测量。我们表明,模型,适合最近测量的过剩10-1000 GeV的电子和正电子宇宙射线已经接近95%的置信限从WMAP。最近发射的普朗克卫星将能够排除DM对这些过度的广泛解释。在暗物质的模型与索默托增强湮灭,其中sigma v上升与WIMP速度下降,直到某个饱和点,WMAP 5的约束意味着,增强必须接近地球附近的饱和。
2009-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Serendipitous Axiodilaton: A Self-Consistent Recombination-Era Solution to the Hubble Tension
University of Sheffield(谢菲尔德大学);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU)(宇宙物理与数学卡弗里研究所);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理珀利默研究所);McMaster University(麦克马斯特大学);Dublin Institute for Advanced Studies(都柏林高等研究院)
该研究提出了一种轴子稀释子模型,通过自洽的重组时期解来缓解哈勃张力,其在数据拟合上优于ΛCDM模型,并通过调整耦合参数提升了哈勃常数至约69.2 km/s/Mpc,从而降低张力至3σ以内。
2025-12-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lithium Diffusion in the Post-Recombination Universe and Spatial Variation of [Li/H]
在低金属丰度的星族II恒星(被称为Spite平台)中观测到的锂含量比标准宇宙学的预测低$\sim 3-5$倍。由于观测仅限于本地宇宙(晕星,球状星团和银河系的卫星),某些物理过程可能导致锂的空间分离和[Li/H]的局部还原。我们研究的问题,锂扩散后的宇宙重组在次金斯暗物质晕,考虑到超过95%的锂仍然在单电离状态在任何时候。其余的电离气体上的大散射截面导致锂与质子的强耦合,并且其初始扩散方向与H $^+$的方向一致。在中性气体的静止坐标系中,这导致H $^+$和Li $^+$从超密度中扩散出来,在引力阱的最小值中,[Li/H]相对于原始值有降低的趋势。我们量化这一过程,并认为,有一定的资格,它可能发挥了重要作用,在创造本地锂缺乏的原始暗物质晕,沿斯皮特高原观察到的。
2012-08-03 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph