Signatures from Non-classical Features of Axion Dark Matter in Cavity Haloscopes
该研究探讨轴子暗物质的非经典特征在腔式探测器中的印记，给出压缩态、对纠缠暗物质态的示例信号，并分析其提升实验搜索灵敏度的潜力。
2025-09-04 hep-ex hep-ph quant-ph
Varying primordial state fractions in exo- and endothermic SIDM simulations of Milky Way-mass haloes
本研究通过改变原初态比例，在银河系质量晕的SIDM模拟中研究非弹性散射影响，发现高初始激发态比例降低主晕质量、使晕更球形并减少卫星数量。
2024-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Small-scale structure and 21cm fluctuations by primordial black holes
我们讨论了起源于原始黑洞（PBH）的小尺度早期结构的形成，这些黑洞构成了现在冷暗物质成分的一小部分。我们计算的质量函数和功率谱的晕起源于泊松波动的PBH数，并表明，小晕的数量显着修改的PBH的存在下，即使他们的分数只占$10^{-4}$ - $10^{-3}$的总暗物质丰度。然后，我们从这些晕中计算出随后的21厘米签名。我们发现，PBH可以提供主要的贡献，在未来的实验，如平方公里阵列的可探测性内的高红移，并提供了一个预测的PBH分数的约束。
2017-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic microwave background bounds on primordial black holes including dark matter halo accretion
即使大质量（$10\,M_\odot \lesssim M \lesssim 10^4 M_\odot$）原始黑洞（PBH）只能解释宇宙中暗物质（DM）的一小部分，它们仍然可能对LIGO/Virgo测量的合并事件的相当大的一部分负责，和/或作为已经在高红移（$z\gtrsim 6$）观察到的超大质量黑洞（SMBH）的祖先。在一个占主导地位的，非PBH DM组件的存在下，通过改变电离历史的CMB设置的界限进行修改。我们通过玩具模型和专用的数值模拟重新审视了PBH周围DM晕的宇宙学吸积，推导出更新的CMB边界，其中还考虑到最后的普朗克数据发布。我们证明，这些约束占主导地位的其他约束在文献中的群众$M\gtrsim 20-50\,M_\odot$（取决于吸积物理的不确定性），达到$f_{\rm PBH}<3\times 10^{-9}$左右$M\sim 10^{4}\,M_\odot$的水平。然而，这些紧密的边界与SMBH大质量种子的原始起源的假设是一致的。
2020-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Signatures of Primordial Non-Gaussianity in the Large-Scale Structure of the Universe
我们讨论了宇宙学扰动中的原初（如暴胀）非高斯性如何在宇宙的大尺度结构中留下印记。我们的研究结果表明，在超哈勃尺度上的原始非高斯性信息流入后牛顿术语，在大尺度结构中留下了可观察的印记。未来对暗物质密度和特殊速度场的统计数据的高精度测量将允许确定原始非高斯性，从而代表对宇宙微波背景各向异性研究的补充工具。
2005-12-21 astro-ph gr-qc hep-ph
A Cosmological Signature of the Standard Model Higgs Vacuum Instability: Primordial Black Holes as Dark Matter
对于当前的希格斯粒子和顶质量的中心值，标准模型希格斯粒子势在$10^{11}$ GeV量级上产生了不稳定性。我们表明，这种不稳定性的宇宙学签名可能是暗物质的形式原始黑洞种子希格斯波动在通货膨胀。暗物质的存在可能不需要超越标准模型的物理学。
2018-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Multi-peaked signatures of primordial gravitational waves from multi-step electroweak phase transition
早期宇宙中的一阶电弱相变可以分多个步骤发生，导致原始引力波（GW）谱中特定的多峰特征。我们认为，这些签名是通用的现象，在多标量扩展的标准模型。在一个简单的例子中，这样一个扩展，我们已经研究了出现的重复和嵌套的真空泡配置和它们的作用，在GW频谱中的多个峰的形成。对下一代干涉仪可能探测这些特征的条件进行了研究。
2019-10-24 gr-qc hep-ph hep-th
Distribution of primordial black holes and 21cm signature
研究表明，由具有中等倾斜功率谱的原始密度扰动产生的原始黑洞数服从对数正态分布，而当功率谱为陡蓝色时，原始黑洞数服从泊松分布. PBH数的对数正态和泊松涨落表现为等曲率模式，并以与泊松情形不同的方式影响物质功率谱和晕质量函数。未来的21厘米观测可能会在宽质量范围内对PBH部分施加比当前更强的约束，$10^{-5}M_\odot$ - $10M_\odot$。
2018-08-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
3D simulations with boosted primordial power spectra and ultracompact minihalos
我们进行三维模拟的结构形成在早期宇宙中，当提升原始功率谱约kpc尺度。我们证明，我们的模拟能够产生接近陡峭的$ρ\propto r^{-9/4}$晕配置文件，通常被认为是一个很好的近似超紧凑迷你晕（UCMHs）的幂律配置文件。然而，我们表明，对于更现实的初始条件，晕既不是完全对称的，也不是孤立的，陡峭的幂律分布被打乱，我们发现，纳瓦罗-弗伦克-怀特的配置文件是一个更好的适合大多数晕。在背景波动的存在下，即使是极端的，近似球形的初始条件也不会保持例外。尽管如此，提高初始波动的幅度会导致所有结构更早形成，从而形成更大的密度。在足够大的波动幅度下，我们发现模拟中典型晕的浓度值可以变得非常大。然而，尽管来自这些晕核心内部的暗物质湮灭的信号被增强，但与通常假设的UCMH轮廓相比，它仍然是小的数量级。因此，应重新评估未观测到UCMH的原始功率谱的上限。
2018-01-04 astro-ph.CO hep-ph
Signatures of primordial black hole dark matter at DUNE and THEIA
原始黑洞（PBH）是一种潜在的暗物质候选者，其质量可以跨越许多数量级。如果它们的质量在$10^{15}-10^{17}$ g的范围内，它们可以通过霍金辐射的蒸发释放出相当大的MeV中微子通量。我们探索的可能性，检测轻（非）旋转PBH与未来的中微子实验。我们专注于两个下一代设施：深地下中微子实验（DUNE）和THEIA。我们模拟了预期的事件谱在两个实验假设不同的PBH质量分布和自旋，我们提取预期的95%C. L。对这些场景的敏感性。我们的分析表明，未来的中微子实验，如DUNE和THEIA将能够对PBH暗物质设置竞争性约束，从而在目前主要受光子数据约束的PBH参数空间的一部分中提供互补探针。
2021-09-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutrino Signatures in Primordial Non-Gaussianities
在有效场论中研究了中微子的宇宙对撞机现象。计算了中微子的质量谱及其在压缩极限双谱中的特征振荡信号。dS-协变和慢滚修正都被考虑，因此是在暴胀期间的电弱对称性破缺的情况。有趣的是，我们发现暴胀子的慢滚背景为中微子的产生提供了一个化学势。化学势极大地放大了振荡信号，并使重中微子的信号大得可以观察到，而不需要微调。
2018-09-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Signature of primordial non-Gaussianity of phi^3-type in the mass function and bias of dark matter haloes
我们探讨了立方修正gnl*phi^3对从一系列大型N体模拟中提取的暗物质晕的质量函数和偏差的影响，并将其与理论预测进行了比较。这种三次项可以在像曲率模型这样的场景中被激发，其中可以产生大的三次校正，同时保持二次fnl* φ ^2校正小。偏离高斯晕质量函数与理论预测是合理的。从晕的自功率谱和互功率谱测量的尺度依赖的偏差校正Δ b_kappa（k，gnl）与fnl模式中的校正类似，但幅度低于理论预期。使用Slosar等人（2008）的LSS数据汇编，我们首次获得gnl的限值为-3.5 10 ^5 < gnl < +8.2 10 ^5（95%CL）。这一限制将随着未来的LSS数据而改善1-2个数量级，这应该测试许多这种类型的场景。
2009-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Implications for Dark Matter Direct Detection in the Presence of LIGO-Motivated Primordial Black Holes
我们讨论了形成的暗物质（DM）周围的原始黑洞（PBH）和DM直接检测实验，包括轴子搜索的影响迷你晕。受LIGO观测的启发，我们认为$f_{\textrm{DM}} \simeq 0.01$是质量为$10 M_{\odot} - 70 M_{\odot}$的PBH中DM的分数。在这种情况下，我们预计存在的装饰PBH后，银河系晕形成的小晕群众达到峰值附近$M_{\textrm{halo}} \sim (50-55) M_{\textrm{PBH}}$。我们分析了银河系内潮汐力作用于缀饰PBH的效果。在太阳附近，迷你晕可以抵抗来自星系平均场势的潮汐破坏，并与恒星相遇，但它们会受到磁盘冲击造成的小规模破坏。今天，围绕LIGO驱动的PBH的迷你晕的存在可以减少当地暗物质背景的一半。鼓励高分辨率模拟。如果所提出的方案得以实现，直接检测DM的机会将减少。
2020-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Implications of the Non-Observation of ${}^{6}{\rm Li}$ in Halo Stars for the Primordial ${}^{7}{\rm Li}$ Problem
原始锂问题与在贫金属晕星中观察到的${}^{7}{\rm Li}$保持其原始丰度的假设密切相关，该假设明显低于标准大爆炸核合成的预测。两个关键的证据表明，这些恒星并没有显着耗尽其初始${}^{7}{\rm Li}$：i）在低金属丰度下测量的Li丰度缺乏分散; ii）在至少两个晕星中检测到更脆弱的${}^{6}{\rm Li}$同位素。声称的${}^{6}{\rm Li}$探测结果与宇宙射线核合成的预测吻合得很好，宇宙射线核合成是${}^{6}{\rm Li}$起源的原因。这种一致性几乎没有留下${}^{6}{\rm Li}$耗尽的空间，并暗示更稳健的${}^{7}{\rm Li}$在很大程度上避免了破坏。最近对晕星的（重新）观测对${}^{7}{\rm Li}$耗尽的证据提出了挑战：i）锂丰度现在显示出显着的分散性，ii）灵敏的${}^{6}{\rm Li}$搜索现在只揭示了${}^{6}{\rm Li}/{}^{7}{\rm Li}$比率的确切上限。严格的新的${}^{6}{\rm Li}$上限通常远低于宇宙射线核合成的预测，这意味着大量的${}^{6}{\rm Li}$消耗已经发生-高达50倍。我们表明，在恒星的${}^{6}{\rm Li}$限制，从而对${}^{6}{\rm Li}$耗尽的下限，等量的${}^{7}{\rm Li}$耗尽是足够的，以解决原始的${}^{7}{…
2022-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Axionic dark matter signatures in various halo models
在目前的工作中，我们研究可能的时间签名轴子暗物质搜索采用谐振腔的各种晕模型。我们特别研究的时间依赖性的共振宽度（调制）和可能的不对称性定向实验。
2016-01-19 astro-ph.GA hep-ph
Primordial black holes in Randall-Sundrum: Cosmological signatures
Astronomy Centre, University of Sussex（苏塞克斯大学天体物理中心）
本文研究了Randall-Sundrum模型中高维原初黑洞作为暗物质的可能性，分析了其在宇宙学观测中的约束及对宇宙微波背景的影响。
2025-09-16 astro-ph.CO hep-ph
Gamma-rays from ultracompact minihalos: potential constraints on the primordial curvature perturbation
超致密微晕（UCMH）是一种致密的暗物质结构，它可以在物质辐射相等后不久由大的密度扰动形成。如果暗物质是弱相互作用大质量粒子（WIMP）的形式，那么UCMH可以通过它们的伽马射线发射来检测。我们调查如何{ \em{Fermi} }卫星可以约束UCMH的丰度和地方的原始曲率扰动的功率谱的限制。用{ \em Fermi}进行探测，将对UCMH晕部分设定一个下限。最小的可检测晕圈分数$f_{\rm UCMH} \gtrsim 10^{-7}$是$M_{\rm UCMH} \sim 10^{3} M_{\odot}$。如果未检测到UCMH的伽马射线发射，则可以对晕分数设置上限。对于$M_{\rm UCMH} \sim 10^{5} M_{\odot}$，边界是最紧的，$f_{\rm UCMH} \lesssim 10^{-5}$。在未检测到的情况下，原始曲率扰动的功率谱的所得上限在尺度$k \sim 10^{1}-10^{6} \, {\rm Mpc}^{-1}$上的范围$\mathcal{P_R} \lesssim 10^{-6.5}- 10^{-6}$内。这比这些尺度上原始黑洞形成的现有限制要严格得多，但是它假设暗物质是WIMP的形式，并且UCMH在银河系晕的形成过程中没有被破坏。
2010-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Hole Formation during the QCD Epoch
我们考虑了宇宙相变过程中由已有的密度涨落形成视界大小的原始黑洞。指出在QCD时期，由于绝热塌缩过程中压力的大幅度减小，或者等效地，在色限跃迁过程中有效声速的显著减小，PBH的形成应该是特别有效的。我们的考虑意味着，对于一般的初始密度微扰谱PBH质量函数预计将表现出明显的峰值上的QCD视界质量尺度$\sim 1 M_{\odot}$。这一质量尺度与最近在我们的星系晕中由OOO合作观测到的致密天体的估计质量大致一致。在QCD时期形成的黑洞可以提供一个有吸引力的解释晕暗物质的起源，回避可能有问题的核合成和亮度边界的重子晕暗物质。
1997-04-22 astro-ph hep-ph
Transient Pulses from Exploding Primordial Black Holes as a Signature of an Extra Dimension
一个蒸发的黑洞在存在额外空间维度的情况下会经历爆炸性的蒸发阶段。我们表明，这样一个事件，涉及一个原始黑洞，可以产生一个可检测的，可区分的电磁脉冲，信号的存在，大小为$L\sim10^{-18}-10^{-20}$ m的额外的维度。我们推导出脉冲产生“火球”的洛伦兹因子与TeV能量尺度之间的一般关系。对于一个普通的超环面紧化额外维度，瞬态无线电脉冲搜索探测电弱能量标度（$\sim$ 0.1 TeV），使之能够与大型强子对撞机进行比较。
2008-12-11 astro-ph gr-qc hep-ph
HBT signature for clustered substructures probing primordial inhomogeneity in hot and dense QCD matter
针对非中心重离子碰撞形成的热密 QCD 物质，本文提出利用 HBT 两粒子关联峰识别伪一维团簇子结构，并借助含团簇化粒子分布的 AMPT 事件生成数据验证其可探测性。
2024-03-11 hep-ph nucl-ex nucl-th
Gravitational Waves from Primordial Black Holes: Connecting Low-Frequency Scalar-Induced Signatures to High-Frequency Binary Mergers
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文建立原初黑洞形成的标量诱导引力波（低频）与双星并合引力波（高频）之间的模型无关联系，发现并合谱峰值频率与ISCO频率满足普适关系f_peak=1.79 f_ISCO。
2026-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unveiling Neutrino Halos with CMB Lensing
该研究探讨在可预见的未来通过宇宙微波背景弱引力透镜探测暗物质晕周围的中微子晕的可能性，有望提供首个超越线性理论的宇宙中微子观测特征。
2024-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Axions and saxions from the primordial supersymmetric plasma and extra radiation signatures
我们计算了在原始超对称等离子体中通过夸克、胶子、方子和胶子的散射热产生轴子和Saxon的速率。系统的场论方法，如硬热回线重算，以规范不变的方式获得一个有限的结果，是一致的强规范耦合的领导秩序。我们计算了轴子和介子的热产额和退耦温度。在一般情况下，氙衰变成轴子是可能的，发射出的轴子可以在大爆炸核合成之前和之后很久就构成额外的辐射。我们更新了有关的限制，最近的研究所施加的原始氦-4丰度和精确的宇宙学的宇宙微波背景和大尺度结构。我们表明，在这些研究中看到的额外辐射的趋势可以解释为后期衰变的热axion到轴子和即将到来的普朗克结果将探测超对称轴子模型具有前所未有的灵敏度。
2013-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes from long-range scalar forces and scalar radiative cooling
我们描述了一个新的方案形成的原始黑洞（PBH）。在早期宇宙中，由标量场介导的长程力可以导致重粒子晕的形成，即使在辐射主导的时代。同样的相互作用也会导致在这样的晕圈中粒子的运动和近距离相遇产生标量辐射。标量辐射导致的辐射冷却使晕坍缩成黑洞。我们用一个简单的模型来说明这种情况，费米子通过汤川力相互作用。PBH的丰度和质量函数可以用来解释所有的暗物质，也可以用来解释LIGO探测到的某些引力波事件。该模型将暗区粒子的质量与暗物质多光子带隙的质量和丰度联系起来，从而可以解释为什么暗物质和普通物质具有相似的质量密度。该模型还预测了一个小的贡献，有效的光自由度的数量，这可以帮助协调不同的测量哈勃常数。
2021-01-22 astro-ph.CO hep-ph
Signatures of Compact Halos of Sterile-Neutrino Dark Matter
我们研究了无菌中微子暗物质的致密晕，并研究了中微子和光子发射的可观测特征。首先，我们考虑两种情况：原始黑洞晕和超紧凑的迷你晕。在这两种情况下，我们发现，存在一个广泛的可能的参数选择，这样的检测在不久的将来与X射线和伽马射线望远镜可能是很有可能的。事实上，当能量超过$10\,{\rm TeV}$时，中微子望远镜IceCube将是探测这种宏观暗物质候选者的绝佳机器。
2017-11-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Hole Formation in Supergravity
本文研究了超引力中的双暴胀模型（一个预暴胀+一个新暴胀），讨论了原始黑洞的形成，这些黑洞可能与我们星系晕中观测到的大质量致密晕天体（MACHO）相一致。预暴胀通过超引力效应驱动一个暴胀子，使新暴胀靠近原点，新暴胀自然发生。如果新暴胀的总e倍数小于$\sim 60$，两次暴胀都会产生宇宙学上相关的密度涨落。如果预暴胀后的相干暴胀子振荡持续到新暴胀的开始，那么在小宇宙尺度上的密度涨落就可以设置得适当大，从而在双暴胀模型的参数空间的一个宽区域内产生质量为$\sim 1 M_{\odot}$的黑洞MACHO。
1998-12-18 astro-ph hep-ph
Not-quite-primordial black holes
New York University（纽约大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；Yale University（耶鲁大学）；Harvard University（哈佛大学）；CERN（欧洲核子研究组织）
提出一种新机制：利用不足以形成原初黑洞但增强的密度涨落，在早期形成暗物质晕并触发重子直接坍缩，产生超大质量黑洞种子，可解释JWST观测到的高红移黑洞丰度，且符合CMB限制。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: signatures of inflationary resonances, excitations, and scale dependence
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-西蒙斯天空人工智能研究所（SkAI））；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Center for Particle Cosmology, Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系粒子宇宙学中心）
研究通过模拟分析多种原始非高斯性模板，探讨其在晚期密度场中的非线性特征，发现弱引力透镜数据在特定尺度下可提供有力约束。
2026-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
