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
Primordial Black Holes and Co-Decaying Dark Matter
共衰变暗物质的模型导致了一个早期物质主导的时代-在BBN之前-这导致了暗物质子结构生长的增强。如果这些原始结构进一步坍缩，它们可以形成原始黑洞，提供额外的暗物质候选者。我们推导出这些黑洞的质量分数（这不是单色的），并考虑观测约束有多少暗物质可以包括在这些遗迹。我们发现，在许多情况下，它们可能是暗物质的重要组成部分。有趣的是，这些黑洞的质量可以接近太阳质量范围，这为产生像LIGO最近探测到的那些黑洞提供了一种新的机制。
2019-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes as Dark Matter and the Tachyonic Trap During Inflation
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级大学院大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)（物理科学和技术中心）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The University of Tokyo（东京大学）；CSIC-Universitat de València（西班牙国家研究委员会-瓦伦西亚大学）
多场膨胀期间的共振过程生成原初黑洞，可能构成暗物质，并产生可被未来空间干涉仪探测的随机重力波。
2025-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes in Higgs-$R^2$ Inflation as a Whole Dark Matter
原始黑洞是在希格斯膨胀的最小UV扩展中产生的，其中包含$R^2$项。我们表明，与标准模型测量和普朗克观测结果一致的参数导致$M_{\rm PBH} \in (10^{-16}, 10^{-15}) M_\odot$原始黑洞具有显着的丰度，这可能是由大部分的暗物质。
2020-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ruling out Initially Clustered Primordial Black Holes as Dark Matter
结合微透镜和莱曼- $α$森林的约束，我们提供了一个简单的参数，表明大空间集群的恒星质量的原始黑洞在形成时，如一个诱导的存在下，大的非高斯，被排除。因此，不可能通过提高初始聚集度来逃避现有的限制，这些限制阻止恒星质量的原始黑洞成为暗物质的主要组成部分。
2022-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
NANOGrav Hints to Primordial Black Holes as Dark Matter
NANOGrav合作组织最近发表了一个强有力的证据，证明一个随机的共谱过程可以被解释为一个随机的引力波背景。我们表明，这样的信号可以解释的第二阶引力波的形成过程中产生的原始黑洞的相当大的标量扰动在通货膨胀过程中产生的崩溃。这种可能性有两种预测：$i$）原始黑洞可能包括全部的暗物质，其质量函数的主要贡献落在$(10^{-15}÷10^{-11}) M_\odot$和$ii$的范围内）引力波随机背景也将被LISA实验看到。
2020-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial dark matter from curvature induced symmetry breaking
我们证明了绝热暗物质可以通过暴胀过程中的引力致对称破缺产生。我们研究了一个$Z_2$对称标量单线态，它只通过引力耦合到其他场，当非最小耦合$ξ$为负时，在暴胀过程中时空曲率破坏了它的对称性。我们发现，对称性破缺导致绝热暗物质的形成与观察到的丰度为单重态质量$m\sim{\rm MeV}$和$|ξ|\sim 1$。
2020-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion Star Nucleation in Dark Minihalos around Primordial Black Holes
我们考虑一类一般的轴子模型，包括QCD和弦轴子，其中PQ对称性在暴胀之前或暴胀期间被破坏。假设轴子是暗物质的主要组成部分，我们讨论了通过引力玻色-爱因斯坦凝聚在原始黑洞周围的维里化暗晕中轴子星的形成。我们确定了在星系形成之前小晕动力学产生轴子星的条件。今天，对于QCD（弦）轴子的情况，我们预计在太阳周围半径为100秒差距的范围内会有多达$\sim 10^{17}$（$\sim 10^9$）的轴子星。
2020-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark photon -- Assisted Primordial Magnetogenesis
Vellore Institute of Technology (VIT)（维洛尔理工学院）；University of Delhi（德里大学）
本文探讨了通过暗光子与常规光子耦合生成原初磁场的机制，克服了传统方法中的强耦合和反作用问题，并为未解的宇宙谜题提供了新视角。
2026-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black-Hole Dark Matter via Warm Natural Inflation
我们报告的自然暖膨胀范式（WNI）的研究。我们发现两个重要的新结果出现在这个模型。一是在不超过有效场论的普朗克尺度的情况下，满足观测对宇宙微波背景（CMB）的原始功率谱的约束。第二，WNI能在黑洞质量范围的黄金窗口（$10^{-16} -10^{-11}M_{\odot}$）内为原初黑洞（PBH）的产生提供完美的条件，在这个窗口内，WNI能在满足观测约束的前提下解释宇宙中所有的暗物质含量。
2022-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature Constraints on Dark Matter from Evaporated Primordial Black Holes
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）；Università degli Studi Roma Tre（罗马第三大学）；INFN Sezione di Roma Tre（意大利国家核物理研究所罗马第三分部）；Universität Zürich（苏黎世大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
研究通过原初黑洞蒸发产生暗物质粒子的等曲率扰动约束及暗物质过量问题。
2026-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Composite Asymmetric Dark Matter Assisted by Primordial Black Holes Evaporation
Jilin University（吉林大学）；Peking University（北京大学）；Central China Normal University（华中师范大学）；South China Normal University（华南师范大学）
通过原初黑洞蒸发产生重标量粒子，实现质子和暗物质的CP破坏性衰变，解释宇宙质子不对称性和暗物质能量密度。
2026-08-27 hep-ph
Gravitational dark matter production: primordial black holes and UV freeze-in
暗物质（DM）只与标准模型的引力相互作用，可能是在早期宇宙中由原始黑洞（PBH）的霍金蒸发产生的。这种机制在大范围的DM质量中是可行的，跨越到普朗克尺度。然而，DM也可由不可还原的UV重力冻结产生。我们发现，后者的机制设置强大的界限，不包括大区域的参数空间有利于PBH生产。
2021-02-04 hep-ph
Constraints on dark matter particles charged under a hidden gauge group from primordial black holes
为了适应对暗物质越来越严格的观测约束，最近提出了几种模型，其中暗物质粒子在某些隐藏的规范群下带电。对于标准模型粒子来说，隐藏的规范电荷是不可见的，因此这种情况很难直接约束。然而，黑洞对所有规范荷都很敏感，不管它们是否属于标准模型。在这里，我们研究的约束条件的可能值的暗物质粒子质量和隐藏的规范电荷从原始黑洞的演化。我们发现具有合理质量的原初黑洞的存在与荷质比为1的暗物质粒子是不相容的。对于荷质比远小于1的暗物质粒子，我们只能排除质量在10^（11）GeV - 10^（16）GeV范围内的重暗物质。最后，对于荷质比远大于1的暗物质粒子，没有来自原始黑洞的有用限制。
2009-06-09 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
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
Primordial Black Holes as Dark Matter Candidates
本文综述了原初黑洞的形成和蒸发以及它们对暗物质的可能贡献。各种限制表明，他们只能在质量窗口$10^{17}$ - $10^{23}\,$ g或$10$ - $10^{2}\,M_{\odot}$中提供大部分，最后一种可能性可能是由LIGO/Virgo观测提出的。然而，PBH可能有重要的后果，即使他们有一个低的宇宙密度。足够大的黑洞可能会产生宇宙结构，并为星系核中的超大质量黑洞提供种子。普朗克质量的PBH蒸发遗迹或比$10^{12}\,M_{\odot}$大得惊人的黑洞也可能是一个有趣的暗成分。
2022-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Excluding Primordial Black Holes as Dark Matter Based on Solar System Ephemeris
该研究利用太阳系星历表对距太阳50 au内外部质量变化的严格上限，排除了原初黑洞在$10^{18}$–$10^{22}$克质量窗口内作为暗物质主要成分的大部分可能性。
2024-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
GRB lensing parallax: Closing primordial black hole dark matter mass window
如果原始黑洞（PBH）的质量介于$10^{-16}M_{\odot} \lesssim M \lesssim 10^{-11} M_{\odot}$和暗物质（DM）之间，那么它的丰度目前是允许的。这个最轻的质量范围很难通过正在进行的引力透镜观测来探测。在本文中，我们主张一个旧的想法，透镜视差的伽马射线暴（伽玛暴），同时观察到的空间分离的探测器，可以探测到不受约束的质量范围，和附近的恒星可以探测到一个更大的质量范围。除了伽玛暴的各种优良性质外，我们周围的天体物理距离- $r_\oplus \text{--}$ AU -刚好大到足以用最轻的PBH DM来分辨伽玛暴透镜。
2020-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evaporating primordial black holes as varying dark energy
如果足够轻的原始黑洞（PBH）解释了暗物质，那么它的密度随着时间的推移而减少，因为它们通过霍金辐射失去了质量。我们表明，这种时间依赖性的物质密度可以制定为一个等效的$w(z)$暗能量模型，我们研究其影响的膨胀历史。利用我们的方法，并与最新的宇宙学数据，包括Ia型超新星、重子声学振荡、宇宙微波背景和Hubble膨胀H（z）数据进行比较，我们对PBH模型进行了观测约束。根据AIC统计工具，我们发现它与$Λ$ CDM在统计上是一致的。此外，我们接受的想法，有一个人口的超轻PBH，周围的中微子去耦衰减，在暗物质流体的顶部，并显示这是如何提供一个自然的暗物质辐射耦合改变宇宙的膨胀历史和缓解$H_0$紧张。
2019-11-08 astro-ph.CO gr-qc 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
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
Primordial black holes as dark matter and gravitational waves from single-field polynomial inflation
我们认为宇宙中的大部分暗物质可能是由原始起源的黑洞组成的。我们确定的条件下，这种黑洞可能起源于一个单一的领域模型的通货膨胀的特点是一个四次多项式潜力。我们还探讨了高维运营商的影响。大功率谱的曲率扰动，是需要一个大的黑洞丰度源相当大的二阶张量扰动。由此产生的原始引力波的随机背景可以被未来的空间天文台LISA和DECIGO探测到，或者--只要我们放弃暗物质的联系--可以被地面的高级LIGO-Virgo探测器网络探测到。
2020-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Sector extensions of the Littlest Seesaw in the presence of Primordial Black Holes
本文研究了原初黑洞存在下扩展的最小跷跷板暗物质模型，通过冻入机制和霍金辐射蒸发两种途径产生暗物质，发现暗物质质量高低决定了最终遗迹由蒸发成分还是冻入成分主导。
2023-05-30 hep-ph
The Effects of Primordial Black Holes on Dark Matter Models
我们调查的影响产生暗物质的霍金蒸发的原始黑洞（PBH）的情况下，可能有第二个动机良好的暗物质生产机制，如冻结，冻结，或重力生产。我们发现，PBH和暗物质的替代来源之间的相互作用可以引起模型独立的修改所需的暗物质丰度从每个生产机制，这反过来又影响了暗物质检测的前景。特别是，我们证明了冻结机制，占蒸发的PBH冻结后需要一个更大的湮灭截面的暗物质粒子比其典型值的热暗物质。对于缺乏热化的机制，由于一个微弱的耦合到热浴，我们表明，PBH贡献的暗物质丰度导致的要求，甚至更弱的耦合。此外，我们表明，当一个大的初始丰富的PBH导致早期的物质占主导地位的时代，PBH蒸发单独不能解释整个丰富的暗物质今天。在这种情况下，一个额外的生产机制是必需的，在对比的情况下，当PBH的形成和蒸发在辐射主导的时代。
2020-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Direct Detection of Hawking Radiation from Asteroid-Mass Primordial Black Holes
轻的、小行星质量的原始黑洞，其寿命在宇宙年龄的几百到几百万倍之间，是宇宙学暗物质的有力候选者。使用档案COMPTEL数据，我们改善了目前的限制，允许的参数空间的原始黑洞作为暗物质，通过研究它们的蒸发到附近的天体物理结构中的软伽马射线。我们指出，新一代的建议兆电子伏伽马射线望远镜将提供独特的机会，直接检测霍金蒸发附近的暗物质密集区的观测和约束，或发现，原始黑洞暗物质。
2020-10-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial black holes and scotogenic dark matter
我们研究暗物质对原初黑洞的影响，反之亦然。我们证明了如果PBH在辐射占优时期蒸发，那么对于$\mathcal{O}$（1）TeV暗生暗物质，PBH的初始质量的上限$M_{\rm in}$应被限定为$10^4 \lesssim M_{\rm in}/M_{\rm Pl} \lesssim 10^{10}$（$\mathcal{O}$（1）TeV是暗生模型中最合适的能量尺度）.另一方面，如果PBH在PBH占主导地位的时代蒸发，则可能允许$M_{/rm in}/M_{/rm Pl} /sim 10^{13}$的相当重的暗致暗物质（$m_{/rm DM} /gtrsim 10^9$ GeV）。
2021-07-28 hep-ph
Dark energy from primordial inflationary quantum fluctuations
我们表明，目前的宇宙加速可以解释为一个几乎无质量的标量场经历量子涨落在原始的通货膨胀。假设它的质量不超过今天的哈勃参数，这个场在宇宙学时代已经被冻结，直到最近才开始主宰宇宙。通过使用超新星的数据，完成从星系调查和宇宙微波背景各向异性的重子声振荡，我们推断的原始暴胀的能量尺度约为几个TeV，这意味着可以忽略不计的张量标量比的原始波动。此外，我们的模型表明，通货膨胀持续了极长的时间。因此，暗能量可能是宇宙暴胀的自然结果，接近于电弱能量标度。
2010-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
X-ray signals converted from high-frequency gravitational waves emitted by spinning light primordial black hole dark matter
Kobe University（神户大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The University of Tokyo（东京大学）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；KEK（高能加速器研究机构）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（卡弗里宇宙物理学起源研究所（世界顶尖科学研究中心），东京大学宇宙边疆机构）
该研究探究轻原初黑洞暗物质超辐射产生的高频引力波经银河磁场转换光子的可探测性，发现10^18Hz附近X射线信号显著增强，未来X射线观测或能探测10^-15M⊙至10^-13M⊙质量范围原初黑洞的转换光子，为轻原初黑洞暗物质提供新探测途径。
2026-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Primordial black hole dark matter from inflation: the reverse engineering approach
限制暴胀时代是现代宇宙学的目标之一。为了充分利用当前和未来的小尺度观测，有必要设计工具将它们与早期宇宙动力学直接联系起来。我们在这里提出了一种新的逆向工程方法，能够连接基本的后期观测一致的通货膨胀动力学，并最终，暴胀子潜力。采用这种方法，我们能够描述哪些条件可以引起一个凸起的高原在小尺度的曲率扰动的功率谱，这是不受CMB观测。在这种新的唯象驱动的方法，我们发现，通货膨胀可以产生一个凸起的高原的曲率扰动的频谱，可能连接三个基本的观测：一个占主导地位的组成部分的暗物质的形式小行星质量/原子大小的原始黑洞;可检测的信号在随机引力波和次主导部分的恒星质量的原始黑洞合并。
2023-03-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Magnetic Fields from Dark Energy
有证据表明，暗能量约占宇宙临界密度的三分之二。如果暗能量是一个与电磁耦合的演化的赝标量场，那么在大尺度结构形成过程中，通过旋向不稳定性可以产生宇宙磁种子场。
2002-08-30 astro-ph 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
Gravitational Dark Matter and Primordial Black Holes
让我们坦率地说：我们都喜欢WIMP暗物质（DM）。然而，在可见扇区和暗扇区之间可能达不到热平衡。它们之间唯一能保证的相互作用是引力。引力DM可以由原始黑洞的霍金蒸发产生。通常假设在生产之后，DM丰度冻结并保持恒定。然而，热化和数量变化的过程中的黑暗部门可以有很强的影响，特别是提高DM人口的几个数量级。在这里，我们审查的影响，自相互作用的一般参数，如能量守恒和熵，独立于暗区的基本粒子物理细节。此外，我们研究了与其他纯引力DM生产机制，如散射的标准模型状态或暴胀子，介导的引力子的$s$通道交换的相互作用。我们发现，后者的机制设置强边界，不包括原始黑洞生产的参数空间的大区域。
2021-05-10 hep-ph
Brane-vector dark matter and its connection to inflation and primordial gravitational waves
本文提出五维紧致时空中3-膜涨落被Kaluza-Klein U(1)规范场吸收后形成的有质量膜矢量可作为暗物质候选者，并指出其可能在CMB和原初引力波上留下可探测印记，从而为检验额外维与弦/M理论提供新途径。
2024-07-31 gr-qc hep-ph hep-th
The primordial black hole from running curvaton
在我们以前的工作\cite{Liu:2019xhn}的基础上，我们研究了在曲率振荡引起的第二次暴胀过程中形成原初黑洞的可能性。通过采用Mathieu方程的不稳定性，可以利用$δ$函数来充分描述功率谱。由于曲率质量的存在，我们可以模拟出几乎覆盖所有质量范围的原始黑洞的丰度值，并给出了三种特殊情况。有一种情况可以在某种意义上解释暗物质，因为原始黑洞的丰度大约是$75\%$。后来，指数势的残余可以近似为宇宙学常数量级的常数，被称为暗能量。因此，我们的模型可以从唯象的角度统一暗能量和暗物质。最后，它为探索希格斯物理学提供了新的思路。
2022-10-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes and dark matter mass spectrum
由于原始黑洞（PBH）蒸发成自然界中的所有粒子种类，PBH可能会发射出几种具有特定质谱的暗物质（DM）粒子种类。我们假设多光子带隙是DM的唯一来源，DM只与标准模型粒子发生引力相互作用。我们显示了DM粒子种类$N_{\rm DM}$的数量与初始PBH密度$β$和质量$M_{\rm BH}^{\rm in}$之间的关系。对于重初始PBH，不同$N_{\rm DM}$的$β$ - $M_{\rm BH}^{\rm in}$曲线倾向于彼此重叠。我们还表明，允许区域DM质量多DM。
2022-11-14 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
Self-interacting Dark Matter from Primordial Black Holes
质量从$\sim 10^{-1}$到$\sim 10^9$ g的原始黑洞（PBH）的蒸发可能产生了整个观测到的暗物质（DM）遗迹密度。通常认为，在生产后，其丰度冻结并保持恒定。然而，热化和数量变化的过程中的黑暗部门可以有很强的影响，特别是提高DM人口的几个数量级。在这里，我们从一般的参数，如能量守恒和熵，独立于暗区的基本粒子物理细节估计的提升。$i)$随着DM丰度的增加，需要较小的PBH初始能量密度。在暗扇区中的$ii)$热化降低了平均DM动能，放松了结构形成的束缚，因此，允许质量在keV范围内的光DM。
2021-01-20 hep-ph
Observing dark matter clumps and asteroid-mass primordial black holes in the solar system with gravimeters and GNSS networks
本研究探讨利用重力仪和GNSS网络观测太阳系内暗物质团块及小行星质量原初黑洞的引力效应，为未来基于28年数据的统计分析奠定基础，旨在获得首个地面尺度直接观测约束。
2023-12-22 astro-ph.CO astro-ph.EP gr-qc
5D Rotating Black Holes as dark matter in Dark Dimension Scenario: Hawking Radiation versus the Memory Burden Effect
University of Ioannina（约阿尼纳大学）
本文探讨五维原初旋转黑洞作为暗物质的可能性，指出在暗维度情景中，五维黑洞的蒸发速率较四维黑洞更慢，且记忆负担效应进一步延长其寿命，使其成为暗物质的有力候选。
2025-12-11 gr-qc hep-ph hep-th
Constraining primordial black holes in dark matter with kinematics of dwarf galaxies
由于星团中原初黑洞的存在会导致系统的径向速度色散，因此我们认为可以利用对矮星系的运动学观测来限制原初黑洞在暗物质中的丰度.例如，使用速度色散观测狮子座I，我们表明，原始黑洞分数$f_{\rm PBH}\gtrsim 2.0\times(1~M_{\odot}/m_{\rm PBH})^2$被排除在99.99\%的置信水平。该方法在质量尺度$\sim (1-10^3)~M_{\odot}$上对PBH丰度产生了最严格的限制，并严格限制了LIGO实验观察到的引力波事件的原始起源。
2019-06-25 astro-ph.HE hep-ph
Primordial Perturbation of Dark Matter as a Novel Probe of Very Early Universe
暗物质（DM）是唯一可能的候选者，将远离大爆炸核合成（BBN）之前的热平衡，根据目前的DM搜索。在这项工作中，我们报告了一个通用的方案，原始扰动的暗物质（PPDM）可以有效地产生和编码的原始信息的非常早期的宇宙再加热时代。给出了PPDM整个演化过程的解析解。首次得到了原初引力波（PGW）对再加热过程的新的强约束。结果表明，PGW与原始曲率扰动（PCP）的比值不仅与慢滚谱指数有关，而且强烈地依赖于再加热时暴胀子的衰变过程。对于非常一般的再加热过程，我们的结果提供了一个自然的解释，在目前的观测PGW的缺乏。
2017-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Tidal capture of a primordial black hole by a neutron star: implications for constraints on dark matter
在与中子星的近距离碰撞中，原始黑洞可以通过将相当大的能量沉积到非常高角数$l$的非径向恒星模中而被引力捕获。如果中子星状态方程是足够的刚性，我们表明，在点粒子近似的总能量损失形式发散。各种机制-包括粘性、有限尺寸效应和地壳弹性-都能抑制高$l$模，并使总能量损失规律化。在很短的时间内，黑洞被困在恒星内部，并通过快速吸积破坏恒星。通过对这些效应的估计，我们预测，在暗物质密度rho_{DM} >10^2 sigma/（km/s）GeV/cm ^3（其中sigma是暗物质速度色散）的区域，存在古老的中子星，这限制了质量范围为10^{17} g < m_{PBH} < 10^{24} g的原始黑洞的丰度，而这在以前是不受限制的。结合现有的限制，我们的结果表明，原始黑洞不可能是主要的暗物质成分。
2014-05-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Breakdown of Hawking Evaporation opens new Mass Window for Primordial Black Holes as Dark Matter Candidate
本文考虑霍金半经典近似在半衰期后失效导致蒸发受抑制的效应，重新审视原初黑洞的宇宙学与天体物理学约束，发现原有限制在合理参数范围内完全消失，从而为低于 $10^{10}$ g 的轻原初黑洞作为暗物质候选者开辟了新窗口。
2024-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial Black Holes as All Dark Matter
我们认为，原始黑洞是所有暗物质的自然和独特的候选人。我们证明，在一个光滑混合的新的双暴胀模型中，适量的原始黑洞，具有sharp定义的质量，可以产生在光滑混合制度结束时，通过预热。我们首先考虑质量< 10^（-7）M_sun，这是所有前面的约束所允许的。接下来，我们讨论熵和星系大小演化参数所暗示的更重的质量10^5太阳质量。计算了对标量谱指数运行的影响。
2010-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Non-Gaussianity in Models with Dark Matter Isocurvature Fluctuations
我们研究了调制再加热和曲率子情形下的原初非高斯性和暗物质等曲率涨落。在这些场景中，可以产生大的非高斯性，另一方面，取决于暗物质是如何产生的，也可能出现过大的等曲率波动，这与目前的观测结果不一致。在本文中，我们研究这个问题的混合方案中的曲率波动也可以产生的暴胀子波动，以及从一个轻的标量场，如模量和曲率。我们表明，原始波动可以是高度非高斯的，而不冲突的等曲率波动的这种混合情况下，目前的约束。然而，如果等曲率起伏的约束像普朗克卫星所预期的那样变得更严格，那么绝热起伏的非线性参数$f_{\rm NL}$应该和$f_{\rm NL} \lesssim 3$一样小，这将对暗物质的产生机制产生有趣的影响。在这些情况下，还讨论了来自等曲率波动的非高斯性。
2009-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hunt for Light Primordial Black Hole Dark Matter with Ultra-High-Frequency Gravitational Waves
在我们的宇宙中，亮的原始黑洞可能是暗物质的主要组成部分。本文批判性地评估了计划中的和未来的超高频引力波探测器是否可以限制太阳下原始黑洞组成的暗物质的比例。采用最先进的描述原始黑洞合并率，我们比较各种信号与目前运行和计划的探测器。正如已经在文献中指出，我们的研究结果证实，检测个人原始黑洞合并与目前现有的和操作的建议仍然很困难。目前的建议涉及引力波到电磁波转换在静磁场和微波腔的特点是技术差距，相对于最响亮的引力波信号从原始黑洞的各种数量级。然而，我们指出，最近的一项建议，涉及谐振LC电路代表了最好的选择，在范围$(1÷100) \, \text{MHz}$的个人合并检测的前景。在相同的频率范围内，我们注意到，替代设置涉及谐振腔，其概念目前正在开发中，可能是一个有前途的技术来检测个别合并事件。我们还表明，检测的随机引力波背景产生的未解决的二进制是可能的，只有当所提出的高斯光束探测器的理论灵敏度达到。这样一个探测器，其可行性受到各种警告，可能能够排除一些小行星质量的原始黑洞暗物质的情况。我们的结论是，追求专门的研究和发展的引力波探测器在超高频波段仍然是有动机的，并可能导致新的探测器上存在的光原始黑洞。
2022-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Long-lived Light Mediator to Dark Matter and Primordial Small Scale Spectrum
我们计算的背景下，简单的暗扇区模型包含一个GeV尺度的光介质的扰动的早期宇宙演化的暗物质能量密度。我们考虑的情况下，调解人是长寿的，寿命长达一秒，并在衰减之前，它暂时主导宇宙的能量密度。我们表明，原始扰动进入视界在此期间，线性增长的物质支配和碰撞阻尼之间的相互作用，一般可以导致一个尖锐的峰值在频谱中的暗物质密度扰动。结果，最小DM晕的群体得到增强。这种情况下可能产生的影响进行了讨论。
2015-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes, Charge, and Dark Matter: Rethinking Evaporation Limits
Stockholm universitet（斯德哥尔摩大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
研究探讨了原初黑洞作为暗物质的可能性，指出旋转Kerr黑洞模型比Schwarzschild黑洞更合理，并强调电荷在早期宇宙中可能被保留，从而改变原初黑洞蒸发极限。
2025-10-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing Super-Heavy Dark Matter from Primordial Black Holes with Gravitational Waves
质量为$M_{BH}<10^9$ ~g的超轻原初黑洞在大爆炸核合成之前蒸发，产生所有的物质场，包括暗物质，特别是超重的暗物质：$M_{DM}\gtrsim 10^{10}$ GeV。如果暗物质通过$U(1)$破缺获得质量，那么赋予暗物质质量的相变也会产生辐射引力波的宇宙弦。因为破环尺度$Λ_{CS}$与$M_{DM}$是同一个量级，宇宙弦辐射的引力波有足够大的振幅，可以在现有和计划中的实验设施所能达到的所有频率上被探测到。此外，早期原始黑洞统治的时代在引力波谱中引入了一个独特的频谱中断，其频率与超重暗物质质量有关。因此，原初引力波的随机背景特征可能表明超重暗物质起源于原初黑洞。从这个角度来看，最近通过两个纳米频率脉冲星定时阵列发现了许多恒星之间的随机共谱过程，这将把暗物质质量固定为$3\times 10^{13}~\text{GeV} \lesssim M_{DM} \lesssim 10^{14}~\text{GeV}$。在$0.2~\text{Hz} \lesssim f_* \lesssim 0.4~\text{Hz}$处（未）检测到光谱中断将（排除）证实信号的这种解释。
2022-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Primordial He' abundance implied by the mirror dark matter interpretation of the DAMA/Libra signal
本文计算了在光子和镜像光子之间存在动力学混合的情况下，大爆炸核合成在镜像粒子扇区中产生的原初镜像氦He'的质量分数。我们探索宇宙学相关的动力学混合参数值，这也是目前探测的暗物质直接探测实验。特别是，我们发现，如DAMA/Libra和其他实验所建议的，对于\sim 10^{-9}，产生了大的He'质量分数（Y_{He'} \approx 90%）。如此大的原初He'质量分数值对于直接探测实验的镜像暗物质解释以及镜像星形成和演化的研究具有重要意义。
2010-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Ultraheavy Dark Matter and WIMPs Production aided by Primordial Black Holes
本工作研究了原初黑洞存在下超重暗物质与WIMPs的产生机制，通过Hawking蒸发和非标准宇宙学效应，在具体B-L模型中实现了质量超10 TeV暗物质的正确遗迹密度，支持重暗物质粒子的持续搜寻。
2024-08-23 hep-ph hep-th
Dark Matter in the Time of Primordial Black Holes
质量从$\sim 10^{-1}$到$\sim 10^9$ g的原始黑洞（PBH）的霍金蒸发可以产生整个观测到的暗物质（DM）遗迹密度。然而，第二种DM生产机制，如冻结或冻结，也可能在早期宇宙中活跃。在这里，我们研究这些机制的相互作用，重点是PBH主导宇宙的能量密度，导致一个非标准的宇宙学时代的情况。为了具体起见，我们使用单重标量DM模型作为这种分析的例子。
2021-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Nucleosynthesis and Dark Matter
从大爆炸核合成的考虑中确定的核子的宇宙学丰度据称为非核子暗物质提供了令人信服的证据。在测量原始轻元素丰度，特别是氘和氦的最新发展，需要重新审视这一重要问题。目前的形势是不确定的，但令人兴奋。
1996-11-27 astro-ph hep-ph
