Horizon formation and far-from-equilibrium isotropization in supersymmetric Yang-Mills plasma
利用规范/引力对偶性研究了各向异性、均匀强耦合$\mathcal N=4$超对称杨-米尔斯等离子体的产生和演化。在对偶引力描述中，这对应于由边界条件的随时间变化而驱动为各向异性的几何形状中的视界形成。
2009-07-20 gr-qc hep-ph hep-th
Cold dark matter in brane cosmology scenario
我们在膜宇宙学的背景下分析了暗物质问题。我们研究了非传统膜宇宙学对高低再加热情景下非相对论稳定粒子残余丰度的影响。结果表明，在再加热温度较高的情况下，膜宇宙学可以使暗物质遗迹密度增加许多数量级，并得到了一个严格的五维尺度下限。我们还考虑了低再热温度的情况下，化学平衡和非平衡。我们强调，在非平衡的情况下，由此产生的遗物密度是非常小的。而在平衡状态下，它相对于标准热产生量增加了O（10^2）倍。因此，探测器所青睐的大截面的暗物质粒子可以与目前遗迹密度观测极限相一致。
2006-07-16 hep-ph
Small-scale structure formation properties of chilled sterile neutrinos as dark matter
我们计算的自由流长度和相空间密度的暗物质无菌中微子产生的衰变，在电弱尺度，在希格斯部门的规范单。这些量取决于暗物质的产生机制，与小尺度结构形成的研究有关，可以用来限制或排除暗物质候选者。
2008-05-06 hep-ph
Axion-like particle dark matter in the linear regime of structure formation
如果类轴子粒子（axion-like particles，ALP）是暗物质（dark matter，DM）的主要组成部分，由于其玻色子性质和相对较小的质量，它们在宇宙结构的形成上可能表现出与点状暗物质粒子不同的行为。在研究构造形成时，通常将DM视为具有给定密度和给定速度的特殊流体。ALP流体与点状无碰撞DM流体服从相同的连续性方程，但具有不同的一阶速度方程。在结构形成的线性区域中，所得到的观测差异对于QCD轴子是可以忽略的，但对于非常轻的ALP可能是有趣的。
2017-01-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark matter amnesia in out-of-equilibrium scenarios
在早期宇宙中，标准模型粒子的湮灭以极低的速率产生暗物质的模型使我们能够解释当前的暗物质遗迹密度，同时轻松地避开传统的实验限制。在暗物质通过新的物理介质与标准模型相互作用的情况下，暗区的早期宇宙动力学可能特别复杂，因为暗物质和介质可能彼此处于热平衡和化学平衡。这种平衡是通过双康普顿散射和韧致辐射等数量变化过程发生的，这些过程的振幅计算起来很麻烦。在本文中，我们表明，在参数空间的大区域，这些平衡机制并没有显着影响最终的暗物质遗迹密度。特别地，对于一个光暗光子介质的模型，遗迹密度可以通过考虑暗物质仅仅是通过标准模型粒子的湮灭产生而合理地估计。这一结果大大简化了一大类暗物质理论的处理，特别是促进了遗迹密度约束对当前和未来实验边界的叠加。
2018-12-20 astro-ph.CO hep-ph
Boost invariant flow, black hole formation, and far-from-equilibrium dynamics in N = 4 supersymmetric Yang-Mills theory
利用规范/引力对偶，研究了增强不变各向异性强耦合N = 4超对称杨-米尔斯等离子体的产生和演化.在对偶引力描述中，这对应于由边界条件的随时间变化而驱动为各向异性的几何形状中的视界形成。
2009-07-20 gr-qc hep-ph hep-th
Light Dark Matter and Dark Radiation
轻暗物质（$M\leq20$ MeV）粒子在中微子退耦后冻结。如果暗物质粒子耦合到中微子或电磁等离子体，暗物质湮灭产生的后期熵可以改变中微子与光子的温度比，并同样改变中微子的有效数量$N_{eff}$。我们研究了暗物质湮灭对$N_{eff}$的非平衡效应，并在热平衡近似下研究了这种效应。这两个结果都受到普朗克观测的约束。我们证明了非平衡态下的暗物质湮灭过程对暗物质质量的下限和附加辐射粒子存在的可能性有更强的约束。
2016-02-16 astro-ph.HE hep-ph
Gauge Coupling Unification and Non-Equilibrium Thermal Dark Matter
我们研究了宇宙中产生暗物质的一种新机制，这种机制不依赖于热平衡。暗物质是在暴胀再加热后的热浴中通过一个质量大于再加热标度T_R的大质量介质填充的。为此，我们考虑具有额外U（1）规范对称性在10 ^10 - 10 ^12 GeV量级的某个中间尺度M处破缺的模型。我们表明，该模型不仅允许规范耦合统一（在与大统一相关的更高尺度下），而且可以自然地提供一个暗物质候选者，它是一个标准模型单线态，但在额外的U（1）下带电。在几种E6/SO（10）结构中预测的中间尺度规范玻色子可以是暗物质和热浴之间的天然介质。我们发现，虽然暗物质丰度从未达到热平衡，但在再加热时期之后不久，其丰度就被关系式TR ^3/M ^4所固定。因此，我们证明了确定M的规范耦合的统一也固定了再加热温度T_R，它可以高达10^11 GeV。
2013-02-18 astro-ph.HE hep-ph
Signals from dark atom formation in halos
我们考虑间接探测信号的原子暗物质，与一个巨大的暗光子，动力学混合与超荷。在参数空间的重要区域，暗物质至少部分地保持电离，并且暗原子的形成可以有效地发生在致密区域，例如星系晕的中心。暗原子的形成伴随着暗光子的发射，暗光子随后可以衰变成标准模型粒子。我们讨论了预期的信号强度，并将其与湮灭暗物质的信号强度进行了比较。作为一个案例研究，我们探讨的可能性，暗原子的形成可以解释所观察到的511 keV线，并概述了相关的参数空间。
2015-04-25 astro-ph.HE hep-ph
Saha equilibrium for metastable bound states and dark matter freeze-out
亚稳态束缚态的形成和衰变可以显着降低热遗迹暗物质密度，特别是对于TeV尺度附近和以上的暗物质质量。解释暗物质热退耦中的束缚态效应，原则上需要一组束缚态和非束缚态物质的耦合玻尔兹曼方程。然而，衰减的束缚态达到并保持在准稳态。在这里，我们证明在一般性，这减少了耦合系统成一个单一的玻尔兹曼方程的标准形式，与一个有效的横截面，描述了束缚态的形成，电离，过渡和衰变之间的相互作用。我们导出了任意数量束缚态的有效截面的封闭表达式，并证明了束缚态到束缚态的跃迁只会增加有效截面，而激发态束缚能级可能会使暗物质密度降低得比估计的更明显.我们的研究结果概括了萨哈电离平衡亚稳态的束缚态，潜在的应用超出了暗物质热去耦。
2022-08-31 astro-ph.CO hep-ph
DarkSUSY 6.3: Freeze-in, out-of-equilibrium freeze-out, cosmic-ray upscattering and further new features
DarkSUSY是一个多功能的工具，用于精确计算各种各样的暗物质相关信号，从预测暗物质遗迹密度到暗物质自相互作用以及与直接和间接探测实验相关的速率。自2018年DarkSUSY 6发布以来，近年来在所有这些领域都增加了大量新代码，我们在本概述中进行了总结。特别是，DarkSUSY现在允许用户通过冻结机制计算弱相互作用的大质量粒子的遗迹密度，但也提供了新的程序，用于在存在隐蔽暗区的情况下进行冻结计算，以及在冻结过程中未完全建立动力学平衡的模型。在直接探测方面，暗物质的宇宙射线上散射效应已经完全实现，导致预期的地球暗物质通量中的相对论分量占次要地位。最后，增加了与伽马射线、中微子或带电宇宙射线间接搜索相关的更新收益;新的默认光谱基于大量的Pythia 8运行，但用户也可以轻松地在各种替代光谱之间切换。更多的代码细节，包括手册和各种具体的示例应用程序，可以在www.darksusy.org上找到。
2022-03-14 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic Equilibrium between SIMP Dark Matter and Radiation via Internal Bremsstrahlung
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太分部，中国科学院大学）
本文提出通过内轫致辐射建立暗物质与辐射的动力学平衡，实现SIMP暗物质冻结过程中的能量耗散，并在Sp(4)_c暗色模型中验证，也可推广至矢量暗物质模型。
2026-10-05 astro-ph.HE hep-ph
Effects of light-mass fermionic dark matter on the equilibrium and stability of white dwarfs
Universidad Privada del Norte（北方私立大学）；Universidad Nacional Mayor de San Marcos（圣马尔科斯国立大学）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）
本研究在双流体广义相对论框架下研究含费米子暗物质的白矮星，发现其更致密（质量约1.3太阳质量，半径约500公里），径向振荡基模变化约20%，可产生可探测的引力波频移，为约束暗物质特性提供新途径。
2025-08-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
How warm are non-thermal relics? Lyman-$α$ bounds on out-of-equilibrium dark matter
我们研究了非冷暗物质（NCDM）在非热平衡状态下产生的功率谱。我们认为暗物质生产从标量凝聚体（暴胀，模量）的衰变，热化和非热化粒子的衰变，并从热和非热冻结。对于每一种情况下，我们计算的NCDM相空间分布和线性物质的功率谱，其特点是类似于温暖的暗物质（WDM）的截止。这个尺度完全由NCDM的状态方程决定。我们提出了一个映射过程，翻译的WDM莱曼- $α$质量绑定到NCDM的情况。这个过程不需要昂贵的特设非线性物质功率谱的数值计算。通过应用它，我们得到了几个NCDM的可能性，范围从$m_{\rm DM}\gtrsim {\rm EeV}$ DM生产的膨胀衰变与低再加热温度，以子千电子伏的值为非热冻结的界限。我们讨论了这些结果的具体例子，其中包括强稳定和非稳定的超对称模量，从暴胀衰变，$Z'$和自旋2介导的冻结，和非超对称自旋3/2 DM的引力子生产的唯象意义。
2021-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
ETHOS - An Effective Theory of Structure Formation: From dark particle physics to the matter distribution of the Universe
我们制定了一个有效的结构形成理论（ETHOS），使宇宙学结构的形成计算在几乎任何微物理模型的暗物质物理。该框架将粒子暗物质相互作用的详细微物理理论映射到塑造线性物质功率谱和非相对论性暗物质自相互作用转移截面的物理有效参数中。这些是结构形成模拟的输入，它遵循宇宙学和星系暗物质分布的演变。在ETHOS中具有相似有效参数但具有不同暗粒子物理学的模型仍然会导致相似的暗物质分布。我们提出了一种将低能暗物质物理的紫外完全或有效场论映射为影响线性物质功率谱的参数的通用方法，并对几个代表性的粒子模型进行了这种映射。我们进一步提出了一个简单但有用的选择，用于表征暗物质自相互作用转移截面，该截面在结构形成模拟中参数化自散射。总而言之，ETHOS中的这些有效参数允许根据其结构形成特性而不是其固有的粒子特性对暗物质理论进行分类，为未来的模拟铺平了道路，以跨越与结构形成相关的可行暗物质物理空间。
2017-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Reheating and Dark Matter Production
简要总结了后暴胀再加热过程中的非平衡暗物质产生。我们发现，暗物质遗迹丰度一般是敏感的热化率的暴胀衰变产物，以及随后的热化辐射的温度的演变。我们讨论如何吸烟枪信号，如单色中微子或伽马射线线，或莱曼- $α$数据，可以帮助约束出平衡DM模型。
2021-02-09 hep-ph
A closer look at dark matter production in exponential growth scenarios
本文通过数值求解非积分玻尔兹曼方程，检验了暗物质非热指数增长产生机制中相空间平衡分布假设的有效性，发现缩放平衡近似能合理估计丰度但精确结果需完整求解。
2024-11-12 hep-ph
Radiative bound-state-formation cross-sections for dark matter interacting via a Yukawa potential
我们计算了暗物质辐射形成束缚态的截面，其中暗物质的相互作用在非相对论体系中由汤川势描述。这些截面是重要的宇宙学和现象学研究的暗物质与远程相互作用，居住在一个隐藏的部门，以及TeV尺度的WIMP暗物质。我们提供的主导捕获过程发生通过发射的矢量或标量玻色子的截面的领先顺序的贡献。我们提供了一个详细的检查他们的功能，包括他们的速度依赖性内和外的库仑制度，和他们的共振结构。对于湮灭粒子对，我们比较了束缚态的形成和湮灭。
2017-04-21 hep-ph
Leak-in Dark Matter
我们引入漏入暗物质，一种新的宇宙中的暗物质（DM）的非平衡起源。我们提供了一个全面和统一的讨论，一个最小的，内部热化，隐藏的部门人口从一个平衡，弱连接到较热的标准模型（SM）部门。我们强调，当这种平衡外的相互作用是重整化，较冷的部门经历了一个扩展阶段的非绝热演化在很大程度上独立于初始条件，我们称之为“漏入”。“我们一般性地讨论了泄漏阶段，并建立了从经历这种泄漏阶段的辐射浴中冻结出来的暗物质的一般性质。作为一个具体的例子，我们考虑一个模型，其中SM具有一个最小的隐藏部门的平衡B-L向量门户相互作用。我们详细讨论了这个理论中漏入和冻结过程之间的相互作用，并展示了漏入产生完整遗迹丰度的区域。我们研究了B-L矢量门漏入DM的观测前景，发现尽管需要与SM的小耦合，但各种实验都可以作为漏入暗物质的敏感探针。此外，目前所有的限制允许的区域产生DM与自相互作用足够大，以解决小规模的结构异常。
2019-09-10 hep-ph
Diluted equilibrium sterile neutrino dark matter
我们提出了一个模型，在这个模型中，静止质量在~ keV到~ MeV范围内的无菌中微子可以是暗物质，并且与所有实验室、宇宙学、大尺度结构以及X射线约束相一致。这些无菌中微子被认为是在早期宇宙中与物质和辐射的热平衡和化学平衡中冻结的，在重粒子的非平衡衰变产生巨大熵（“稀释”）的时代之前。在这项工作中，我们考虑重，熵产生粒子在~ TeV到~ EeV的静止质量范围内，可能与新的物理在高能尺度。稀释的过程可以使无菌中微子具有适当的残余密度，但它也改变了它们的能谱，使它们可以像冷暗物质一样活动，尽管与传统的暗物质候选者相比，它们的静止质量相对较低。此外，由于该模型不依赖于活性-无菌混合来产生遗物密度，因此混合角可以足够小以避开当前的X射线或寿命约束。尽管如此，我们讨论如何未来的X射线观测，未来的轻子数约束，以及未来的观测和复杂的模拟大尺度结构，结合起来，提供证据，这个模型和/或约束和探测其参数。
2015-11-12 astro-ph.CO hep-ph
Manual for SE+BSF4DM -- A micrOMEGAs package for Sommerfeld Effect and Bound State Formation in colored Dark Sectors
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
SE+BSF4DM是一个用于计算QCD彩色暗物质领域暗物质 relic 密度的micrOMEGAs扩展包，通过整合Sommerfeld效应和束缚态形成效应，提供简便的使用指南。
2026-01-06 hep-ph
Constraint on dark matter annihilation with dark star formation using Fermi extragalactic diffuse gamma-ray background data
有人提出，在第一代恒星的形成过程中，可能存在一个“暗星”阶段，其中恒星的能量来自于暗物质湮灭。绝热收缩形成暗星的过程同时会导致宿主晕的密度分布高度集中，这可能会增强对暗物质的间接探测信号。在这项工作中，我们调查了银河系外的PDMATHAMM射线背景的暗物质湮灭与这样的暗恒星形成的情况下，并采用各向同性$γ$射线数据从费米-LAT约束的模型参数的暗物质。结果受到第一代恒星的形成速率和暗恒星宿主晕的后续演化效应的很大不确定性。我们发现，在通过暗物质湮灭产生$γ$射线的最乐观的情况下，预期的河外$γ$射线通量将增强1-2个数量级。在这种情况下，超对称暗物质的湮灭截面可以被限制在热产生水平，而用来解释正电子/电子过剩的轻子暗物质模型可以被很好地排除。相反，如果正电子/电子过剩是暗物质湮灭的起源，那么早期宇宙的环境是这样的，没有暗恒星可以形成。
2011-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Langevin simulation of dark matter kinetic equilibration
针对共振效应导致冻结动力学低温下动能平衡效率存疑的问题，提出用朗之万模拟研究非相对论粒子非平衡动量分布，验证了60GeV标量单态暗物质在1GeV下动能平衡近似有效，且所需耦合比平衡态高不足20%。
2023-05-05 hep-ph
Dark matter deficient galaxies in the Illustris flat-$Λ$CDM model structure formation simulation
调查暗物质缺乏的星系（那些与暗物质质量恒星质量比$M_{\rm dm}/M_{\rm star}<1$）在平面$Λ$ CDM宇宙演化的结构形成的Illustris模拟，我们发现$M_{\rm star} \approx 2 \times 10^8\, M_\sun$星系的属性相似的归因于\citet{vanDokkumetal2018a}的超扩散星系NGC 1052-DF 2。Illustris模拟还包含了更多的发光暗物质缺乏星系。插图星系次晕476171是一个特别有趣的异常值，它是一个质量很大、非常紧凑的星系，具有$M_{\rm star} \approx 9 \times 10^{10}\, M_\sun$和$M_{\rm dm}/M_{\rm star} \approx 0.1$，半恒星质量半径为$\approx 2$ kpc。如果Illustris模拟和$Λ$ CDM模型是准确的，那么就有相当数量的缺乏暗物质的星系，包括大质量的发光致密星系。这将是有趣的观测发现这些星系，也更清楚地了解他们是如何形成的，因为他们可能提供新的见解和约束模型的结构形成和暗物质的性质。
2018-09-16 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Inflation, structure formation and dark matter
宇宙结构的形成为宇宙中存在暗物质提供了一些最有力的证据。本文总结了我们和我们的合作者最近的工作，利用线性和准线性理论探索的结构形成模型的允许参数空间的扰动的基础上的暴胀宇宙学。观测资料包括大角度和中角度微波背景各向异性、星系团、星系团丰度和高红移天体丰度。研究的宇宙学包括冷暗物质和混合暗物质的临界密度模型、带宇宙学常数的冷暗物质模型和开放的冷暗物质模型。在可能的情况下，我们更新了期刊论文的结果。
1996-10-26 astro-ph hep-ph
Structure formation, CMB and LSS in a mirror dark matter scenario
在镜像世界假说中，镜像重子成分是一种可能的暗物质候选者。在这里，我们研究镜像暗物质的行为和差异，从更熟悉的CDM候选人的结构形成，宇宙微波背景和大尺度结构。我们显示镜像模型CMB和LSS功率谱，并将它们与观测结果进行比较，获得镜像参数空间的界限。
2004-09-27 astro-ph hep-ph
Possible Evidence of Thermodynamic Equilibrium in Dark Matter Haloes
从THINGS的自转速度数据中推导出8个星系的密度分布和引力势函数，发现在晕圈的大部分区域，密度随引力势呈指数衰减。这种行为与单组分等温玻尔兹曼气体的行为是一致的，并表明在玻尔兹曼气体方面的有效描述是可能的暗物质在这些地区。这可能是一个迹象，表明暗物质自相互作用的强度和数量足以导致这些地区的热平衡。我们写下来的动力学和边界条件的玻尔兹曼气体的描述，并检查它的一些定性和定量的后果。动力学系统的解由三维参数决定，并提供了合理的拟合的旋转速度数据的区域中的玻尔兹曼的行为被发现。与通常的方法曲线fitting.Different，我们不假设一个特定的形式的暗物质密度分布，我们不需要一个详细的知识的星系的重子内容。
2014-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
ALP Dark Matter, Cosmological Magnetic Fields and the Direct Collapse Black Hole Formation Scenario
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；McGill University（麦吉尔大学）
本研究探讨ALP暗物质与宇宙磁场相互作用如何产生足够的里曼-韦纳光子通量，从而支持直接坍缩黑洞形成模型。
2026-02-25 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
DRAKE: Dark matter Relic Abundance beyond Kinetic Equilibrium
我们介绍德雷克，一个数值精度工具预测的暗物质遗迹丰度也在冻结过程中的动力学平衡的标准假设的情况下，可能不会得到满足。德雷克配备了一套三个专用的玻尔兹曼方程求解器，分别实现了传统上采用的暗物质数密度方程，耦合数密度和速度色散演化的类流体方程，以及相空间分布的完整数值演化。我们回顾这些方法的一般动机，并举例说明，突出三个具体类别的模型，动力学和化学解耦交织在一起的方式，定量影响的遗迹密度：i）暗物质湮灭通过一个狭窄的共振，ii）Sommercant-enhanced湮灭和iii）“禁止”湮灭的最终状态是运动学上无法进入的阈值。我们讨论了所有这些情况下的一些细节，表明普遍采用的，传统的治疗方法可能会导致在估计的遗物密度是错误的高达一个数量级。公开发布的德雷克，以及如何计算混凝土模型中的遗迹密度的几个例子，提供在drake.hepforge.org
2021-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Center-of-mass recoil effects on the annihilation and formation of dark matter bound pairs
本文在有限温度势非相对论有效场论框架下研究热浴中重暗物质对的反冲效应，计算了实验室系中费米子-反费米子对的湮灭截面、衰变宽度和束缚态形成截面，并揭示了反冲修正对热速率的影响。
2024-02-22 hep-ph
Bound-state formation, dissociation and decays of darkonium with potential non-relativistic Yukawa theory for scalar and pseudoscalar mediators
暗物质模型与光介质具有相当大的暗粒子之间的相互作用享有越来越多的关注，在模型建设社区，由于优雅，他们可以潜在地解释控制星系晕和星系团的标度关系。在目前的工作中，我们继续使用非相对论性和潜在的非相对论性有效场论（NREFTs和pNREFTs）的模型的研究，并探讨一个低能量的标量介质和重暗物质费米子之间的标量和赝标量相互作用的Yukawa型模型的属性。特别是，我们在有限的温度下制定这样的理论，通过提供热束缚态的形成率和热分裂的束缚态的暗对字段的自能，与热环境相互作用的第一步。我们估计数值上的暗物质能量密度的束缚态效应，提供了一个$35\%$校正模型耦合的相对大小。
2022-03-22 hep-ph
Radiative bound-state formation in unbroken perturbative non-Abelian theories and implications for dark matter
在不间断微扰非阿贝尔理论中，我们计算了非相对论粒子辐射俘获到束缚态的截面。我们发现，通过规范玻色子的发射形成的束缚态可以是显着的各种暗物质模型，具有非阿贝尔长程相互作用，包括多TeV尺度的WIMP，暗物质共湮灭与有色合作伙伴和隐藏的部门模型。我们的结果不同意与以前的计算，阿贝尔和非阿贝尔贡献的相对符号。特别是，在粒子-反粒子对被捕获到其最紧束缚态的情况下，我们发现这些贡献加起来，而不是部分地相互抵消。我们将我们的结果应用于暗物质与SU（3）c的（反）基本变换粒子的共湮灭，就像MSSM中简并停止中性伴子的情况一样。结果表明，对于大于500 GeV的暗物质，粒子-反粒子束缚态的辐射形成和衰变可以使暗物质密度减少（40-240）%.这意味着共湮灭粒子之间的质量差更大，并允许暗物质重至3.3 TeV。
2018-07-17 hep-ph
Confronting Dark Energy Models with Astrophysical Data: Non-Equilibrium vs. Conventional Cosmologies
我们讨论了宇宙学暗能量模型与高红移超新星数据的拟合。我们考虑一个传统的模型与冷暗物质和宇宙学常数（λ CDM），一个模型调用超视界扰动（SHCDM）和模型的基础上刘维尔弦，其中暗能量是由一个滚动的量子场（Q-宇宙学）。我们表明，一个完整的治疗Q-宇宙学需要仔细讨论非平衡的情况下（离壳效应）。两个主要的高红移超新星数据集提供兼容的LambdaCDM和其他模型的约束。我们恢复了众所周知的结果，LambdaCDM非常适合合并的超新星数据集，超视界模型。我们讨论了模型依赖的壳外修正的Q-宇宙学模型，相关的超新星数据，并表明，该模型同样适合的数据。这种分析可以扩展到宇宙学现象学的其他方面，特别是CMB和重子声学振荡，到目前为止，这些都是用壳层模型来处理的。
2006-10-19 astro-ph gr-qc hep-ph
The Effect of Multiple Cooling Channels on the Formation of Dark Compact Objects
本文研究耗散暗区中由非弹性暗物质模型形成的致密天体，探讨暗轫致辐射和快速衰变等多个冷却通道对其质量和丰度分布的影响，为约束和区分暗区提供依据。
2024-02-15 astro-ph.GA hep-ph
Dark energy and formation of classical scalar fields
我们提出了一个暗能量的精粹模型，其中的精粹标量场是由超重暗物质衰变产生的，并逐渐凝聚为经典的标量场。该模型可以解释具有$w \sim -1.06$的暗能量状态方程的微小性和WMAP的最新观测结果。我们回顾了这个模型的经典和场论处理，并简要解释了最重要的参数，获得观察到的暗能量的特性。
2006-04-03 astro-ph hep-ph
Cosmic structure formation in a flavoured U$\left(1\right)$ dark sector at small scales
在这项工作中，我们研究了一个隐蔽的黑暗部门的足迹与U $\left(1\right)$规范对称性的宇宙结构的形成在小尺度上。质量在TeV范围内的单代暗费米子能够优雅地解决所有小尺度结构形成问题，同时仍然与宇宙的宇宙学历史保持一致。为此，在MeV尺度上引入了一种新的相互作用。作为一个推广，我们考虑多代费米子，以及表明，这种扩展也是宇宙学可行的，并允许更灵活的选择参数的理论。
2021-01-21 astro-ph.HE hep-ph
Structure Formation and Exotic Compact Objects in a Dissipative Dark Sector
我们提出了一个简单的耗散暗扇区模型的结构形成的完整历史。这个模型只有两个粒子：一个是暗电子，它是暗物质的次主导成分，另一个是暗光子。暗电子扰动从原始的超密度增长，成为非线性的，并形成致密的暗星系。韧致辐射冷却导致暗电子晕碎裂成大小从几个太阳质量到数百万太阳质量不等的团块，这取决于粒子模型参数。特别是，我们表明，不对称的暗星和黑洞的形式在银河系内的暗电子的崩溃。这些奇异的致密天体可以在新的高精度天文观测台上被探测到，并测量其特性，从而深入了解暗区的粒子性质，而不需要与可见区的非引力相互作用。
2018-12-17 astro-ph.GA astro-ph.SR 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
Boltzmann equation for non-equilibrium particles and its application to non-thermal dark matter production
本文研究了与热池弱耦合的标量场（称为$ϕ$）的数密度演化。我们使用从Kadanoff-Baym方程导出的玻尔兹曼方程，假设热浴中的自由度被很好地描述为“准粒子”。“当准粒子的宽度可以忽略不计时，$ϕ$的数密度的演化由一个简单的玻尔兹曼方程很好地控制，该方程包含了准粒子与热质量的色散关系所评估的产生率和分布函数。我们特别注意的情况下，暗物质是非热产生的粒子在热浴中的衰变，上述形式是适用的。当适当地考虑热浴效应时，暗物质的残余丰度与不考虑热浴效应时的结果相比可能会有$O(10-100%)$的变化。
2012-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Light majoron cold dark matter from topological defects and the formation of boson stars
我们表明，对于一个相对较轻的majoron（$\ll 100 $ eV）非热生产拓扑缺陷是一种有效的生产机制。以I型跷跷板为基准方案，我们估计了原始majoron丰度，并确定了所需的参数选择，它可以解释所观察到的宇宙学暗物质。后者与统一的规模是一致的。本文还讨论了在未来的实验中可能直接探测到的轻majorons，如PIMMY和从majoron暗物质中形成玻色子星。
2019-09-13 astro-ph.CO hep-ph
Structure formation in the presence of dark energy perturbations
我们研究了在暗能量存在下非线性结构的形成。暗能量对大尺度宇宙结构的影响既通过其对膨胀率的背景效应，也通过其微扰作用。为了计算大质量物体的形成率，我们采用了球形坍缩形式主义，我们将其推广到包括压力流体。我们表明，由此产生的非线性演化方程是相同的伪牛顿方法得到的宇宙学扰动，在政权的状态方程用来描述相对于密度的背景压力，以及相对于密度扰动的压力扰动。然后，我们考虑了广泛的常数和时间依赖的状态方程（包括幻影模型）参数化的标准方式，并研究其对结构的非线性增长的影响。其主要作用是形成与暗物质晕相关的暗能量结构：非幻影状态方程诱导形成暗能量晕，抑制结构的生长;另一方面，幻影模型产生暗能量空隙，增强结构生长。最后，我们采用Press-Schechter公式计算了暗能量如何影响大质量天体的数量作为红移的函数。
2007-11-28 astro-ph hep-ph
An Alternative Formation Model for Antideuterons from Dark Matter
反氘核是我们银河系中暗物质湮灭或衰变的潜在信使，从天体物理过程中预期具有非常低的背景。反氘核形成的标准聚结模型，虽然简单的实施，被证明是根据相当大的压力最近的数据从大型强子对撞机。我们提出了一个新的经验为基础的模型，只有一个自由参数，这是能够更好地应付这些数据，我们探讨的后果模型的暗物质搜索。
2015-08-13 astro-ph.HE hep-ph
Indirect searches for dark matter bound state formation and level transitions
对暗物质（DM）的间接搜索通常应用于DM湮灭或衰变的产物。然而，如果DM耦合到轻力载流子，它可以通过能量耗散被捕获到束缚态，这可能会产生可检测的信号。我们将间接搜索扩展到DM束缚态的形成和束缚能级之间的跃迁，并限制不稳定暗光子的发射。我们的研究结果显着细化预测的信号通量，可以在实验中观察到。作为一个具体的例子，我们使用费米-LAT矮椭球观测获得的暗光子的质量和能量，我们用来寻找稳定或不稳定的束缚态的形成方面的约束。
2020-08-05 astro-ph.HE hep-ph
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
Hidden Treasures: sterile neutrinos as dark matter with miraculous abundance, structure formation for different production mechanisms, and a solution to the sigma-8 problem
我们讨论了产生不育中微子的许多机制，这些中微子可以解释所有或一部分暗物质，并且可以从温暖到有效冷的暗物质，这取决于宇宙学的情况。我们研究了希格斯玻色子衰变产生、高温下$(B-L)$规范玻色子产生以及共振和非共振中微子振荡产生。我们在这些模型中计算结构形成的影响，有些是第一次。如果两个不育中微子群，一个是热的，一个是冷的，是由不同的机制产生的，或者如果不育中微子只占暗物质的一小部分，而其余的是其他一些冷的暗物质粒子，那么所产生的多组分暗物质可能会减轻星系形成中的一些问题。我们检查的X射线约束和候选信号在3.5千电子伏。最后，我们还表明，$σ_8$问题可以是一个签名的分数暗物质的形式在几种机制中的不育中微子。
2019-10-23 astro-ph.CO hep-ph
QCD-driven dark matter: AQNs formation and observational tests
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出QCD-AQN框架，探讨暗物质由夸克与反夸克物质密集聚集体构成，并结合观测约束与测试，统一解释暗物质与物质-反物质不对称性。
2026-04-02 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Hot Dark Matter as Cold Dark Matter
我们发现，隐藏的热暗物质，隐藏的部门暗物质的相互作用，去耦时，它是相对论性的，是一个可行的暗物质候选人提供它从来没有在热平衡与粒子的标准模型。这种隐藏的热暗物质可能会重新加热到比可见宇宙更低的温度和数密度，因此，简单地用它的热丰度来解释宇宙中所有的暗物质，同时避开了结构形成对热暗物质的典型约束。我们发现质量范围从~3 keV到~10 TeV。虽然从未与标准模型平衡，但这类模型可能在物质功率谱中或通过与标准模型粒子的超弱相互作用具有独特的观测特征。
2009-12-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Spherical Collapse and Halo Formation in a Cosmology with Decaying Dark Matter and a Semi-Cosmographic Dark Energy
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院，皮拉尼）
研究结合单粒子衰变暗物质与半宇宙学重构暗能量的宇宙学模型中非线性结构形成，利用DESI DR1数据约束背景演化，通过球状坍缩和晕丰度计算揭示暗物质衰变和动态暗能量对结构增长的影响。
2026-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Light dark photon and fermionic dark radiation for the Hubble constant and the structure formation
基于哈勃常数$H_0$和结构增长$σ_8$在$Planck$结果和其他低红移测量结果之间的紧张关系，我们讨论了暗物质（DM）通过轻规范玻色子（暗光子）与费米子暗辐射（DR）相互作用的暗扇区模型的一些宇宙学效应.这类模型在粒子物理中是非常普遍的，具有暗扇区和暗规范对称性。由于光暗光子和费米子DR的作用，中微子的有效数增加了$δN_{eff} \sim 0.5$，从而解决了$H_0$中的矛盾。DM和DR之间的弹性散射抑制DM的密度扰动，但没有声学振荡。对于$100$ GeV附近的弱相互作用DM，新的规范耦合应该是$\sim 10^{-4}$，才能对物质功率谱产生相当大的影响，从而松弛$σ_8$中的张力。
2016-10-05 astro-ph.CO hep-ph
Core formation from self-heating dark matter
$Λ$ CDM模型的宇宙学模拟表明，矮星系的暗物质晕在其中心的密度比这些星系的观测数据所暗示的要大。在这封信中，我们提出了一个新的解决方案，这个问题的调用某一类的暗物质自加热过程。正如我们将要讨论的那样，这样的过程导致了暗物质核心的形成，因为它大大降低了矮质量晕的内部质量密度。为了得到具体的结果，我们专注于半湮灭的暗物质的情况下，模型的重力热流体的内部区域的暗物质晕。这个新解决方案的一个重要方面是，即使相应的截面是相同的，半湮灭效应在矮尺寸的晕中比在更大质量的星系和星系团的晕中更为突出。此外，解决小尺度问题的首选参数空间表明，热暗物质的候选者，质量低于GeV的规模，这可以在暗物质的直接和间接探测实验进行探测。
2018-07-05 astro-ph.HE hep-ph
Simulations of core formation for frequent dark matter self-interactions
我们提出了第一个$N$ -体模拟，适应平滑粒子流体动力学方程，以捕捉暗物质自相互作用的影响，这是太频繁，明确解决。导出了相应的能量传递方程，确定了合适的导热系数，并研究了不同光滑核的影响。我们应用我们的框架来模拟孤立的暗物质晕中等温核的形成，并确定作为自散射截面的函数的核增长率。我们的方法可以与罕见散射的显式模拟相结合，以便在未来的宇宙学模拟中准确模拟任意暗物质自相互作用的影响。
2019-10-21 astro-ph.CO hep-ph
Local Group star formation in warm and self-interacting dark matter cosmologies
暗物质的性质可以影响暗物质晕的坍缩时间，因此可以在诸如矮星系的恒星星族年龄和恒星形成历史等可观测数据中留下印记。本文利用EAGLE星系形成程序对冷暗物质（CDM）、无菌中微子暖暗物质（WDM）和自相互作用暗物质（SIDM）模型中的局域群模拟（LG）体积进行了高分辨率的流体动力学模拟，研究了星系形成时间随暗物质模型的变化。我们能够在不同的模拟中识别相同的晕，因为它们具有相同的初始密度场相位。我们发现星系的恒星质量系统地依赖于分辨率，并且在给定的暗物质质量的晕中可以相差多达两倍。SIDM中恒星星族的演化与CDM基本相同，但在WDM中，早期恒星形成被抑制。与CDM模型相比，WDM模型中LG晕通过原子冷却开始形成恒星的时间延迟了$\sim$ 2亿年。为了利用这些观测数据来区分不同的暗物质模型，有必要测量古老星族的恒星年龄，精确度要超过1亿年，并通过再电离的红移--以及潜在的其他重子过程--来解决简并问题。
2020-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Antideuteron Limits on Decaying Dark Matter with a Tuned Formation Model
我们以三线性R宇称破坏（RPV）算符的超对称模型中的引力子为例，研究了衰变暗物质中反氘核的产生。用于反氘形成的模型所示，诱导大的不确定性，在预测的通量，宇宙射线传播模型的不确定性。我们通过调整蒙特卡罗模拟中的强子化和合并参数来改进形成模型，以更好地再现与反氘产生相关的强子谱。根据目前的界限通量和未来的前景，从AMS-II和GAPS实验，我们设置限制RPV耦合作为引力子质量的函数。
2014-05-14 astro-ph.CO hep-ph
Structure Formation with Mirror Dark Matter: CMB and LSS
在镜像世界假说中，镜像重子成分是一种可能的暗物质候选者。一个直接的问题出现了：镜像重子的行为如何，与我们更熟悉的暗物质候选者（例如冷暗物质）有什么不同？本文定量地回答了这个问题。首先，我们讨论的结构形成（牛仔裤和丝绸尺度）的相关尺度上的两个宏观参数的依赖性必要的定义模型：镜像等离子体的温度（有限的大爆炸核合成）和镜像重子物质的量。然后我们对镜像暗物质对宇宙微波背景和大尺度结构功率谱的影响进行了完整的定量计算。最后，针对现有的观测数据，我们得到了镜像参数空间的一些界。
2004-07-25 astro-ph hep-ph
