A Unified No-Scale Model of Modulus Fixing, Inflation, Supersymmetry Breaking and Dark Energy
我们提出了一个最小的SU(2,1)/SU(2)x U(1)无尺度模型,该模型以经济的方式结合了模量固定、类似斯塔宾斯基的暴胀、超对称性破缺的可调尺度以及小宇宙学常数的可能性,又名暗能量。
2019-11-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spin-2 dark matter from inflation
本文提出暴胀期间产生的自旋-2粒子可作为暗物质,通过破坏de Sitter等距性放宽Higuchi界,从而允许轻模式激发。
2023-11-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Fermions and Spontaneous $CP$ violation in $SU(2)$-axion Inflation
值得注意的是,如果$CP$在暴胀物理中自发破缺,费米子会注意到并记住它。基于此,我们提出了一个新的(非热)机制,用于产生热大爆炸前的自相互作用暗狄拉克费米子。非阿贝尔规范场和轴子是暴胀粒子物理的重要内容。在此背景下,我们分析研究了$SU(2)$规范场下的狄拉克费米子二重态,并利用点分裂技术对流进行正则化。我们表明,非平凡的$CP$违反真空结构的$SU(2)$ -轴子模型,自然导致一个有效的机制,产生大量的费米子在通货膨胀。费米子反反应的大小和暗费米子的密度分数为费米子的质量设定了上限。在大统一理论尺度的暴胀中,产生的暗费米子,只在引力作用下耦合到可见扇区,可以和$m\lesssim 10 TeV$一样重。
2019-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Matter as an Inflationary Relic in Warm Inflation
Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院);Ashoka University(阿肖卡大学);Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics(大学间天体物理中心)
研究表明暖暴胀结束后,强耗散过程迅速减弱,残留的暴胀子凝聚体演化为冷暗物质,其质量由观测暗物质丰度确定为约0.02 MeV。
2026-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Completely Dark Photons from Gravitational Particle Production During Inflation
从有质量矢量场的de Broglie-Proca Lagrangian出发,计算了暴胀过程中引力粒子产生(GPP)产生的粒子数密度,并详细考虑了再加热过程中粒子数密度的演化.我们发现,在一个很宽的范围内,低至微电子伏到$10^{14}$ GeV的暗光子暗物质的生产似是而非的方案。引力粒子的产生不依赖于暗光子与标准模型粒子的任何耦合。
2021-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Super-Heavy Dark Matter - Towards Predictive Scenarios from Inflation
柯尔曼-温伯格暴胀的一般预测是存在一个重粒子扇区,它与暴胀子(该扇区中最轻的状态)的相互作用在回路水平上产生暴胀子势。对于典型的相互作用,重扇区可能包含稳定状态,其残余丰度在暴胀结束时仅由引力产生。这一普遍特征,以及迄今为止没有任何暗物质的粒子物理信号,促使我们在暗区物理学中寻找新的方向,包括暗物质超重的情况。在这篇文章中,我们研究的可能性,暗物质甚至比暴胀子更重,它的存在遵循暴胀子动力学,它今天的丰度是{ \it自然}由引力相互作用的弱点决定。这意味着超重暗物质可以通过测量暴胀参数和/或CMB等曲率扰动和非高斯性来检验。我们明确的工作的三个科尔曼-温伯格暴胀的情况下,研究超重暗物质生产在这些情况下的系统学的细节,并计算哪些部分的参数空间可以探测未来的CMB测量。
2017-03-17 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
From Cosmic Inflation and Matter Creation to Dark Matter -- Journey of the Inflaton?
本文提出了暴胀子从宇宙暴胀和物质创生演化至今成为暗物质的情景,通过引入山顶势能模型解释了暴胀结束机制,其预测与CMB限制一致,并为当今暗物质丰度提供了合理解释。
2023-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A simple toy model for a unified picture of dark energy, dark matter, and inflation
考虑了Robertson-Walker度规中一个特定的标度因子,它具有在一个统一的图像中粗略地给出整个宇宙历史的前景。相应的能量动量张量被确定为两个标量场,其中一个扮演暴胀子和暗物质的角色,而另一个帐户的暗能量。初步的现象学分析给出了一个数量级的协议与观测数据。由此产生的图像可以被认为是迈向宇宙演化所有时代的单一模型的第一步。
2011-05-02 astro-ph.CO gr-qc 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
Gauge Kinetic Mixing and Dark Topological Defects
讨论了当暗光子与QED光子发生动力学混合时,暗扇区中的拓扑缺陷对标准模型扇区的影响。特别地,我们考虑了连续规范对称性破缺$\mathrm{SU}(2)\to \mathrm{U}(1) \to \mathbb{Z}_2$中出现的暗光子,其中剩余的$\mathrm{SU}(2)\to \mathrm{U}(1) \to \mathbb{Z}_2$是$\mathrm{SU(2)}$的中心。在这个模型中,中微子被困在宇宙弦中,形成所谓的珠溶液。正如我们将要讨论的,暗宇宙弦通过动力学混合在暗弦内部感应出QED磁通量。另一方面,即使在动力学混合的情况下,暗粒子也不会在U(1)对称相中产生QED磁通量。最后,我们表明,暗珠解决方案诱导球对称QED磁通量通过动力学混合。虽然QED处处满足Bianchi恒等式,但从远处看,感生磁通量看起来像QED磁势,我们称之为伪磁势。
2021-09-27 hep-ph hep-th
QED Mesons, the QED Neutron, and the Dark Matter
本文将1+1D QED中Schwinger的无质量费米子玻色子解推广应用到QED和QCD中的夸克相互作用中,得到了1+1D夸克-QCD-QED系统中稳定的、受限的开弦QED和QCD玻色子激发。正如1+1D的开弦QCD激发可以是3+1D中具有通量管的QCD介子的理想化一样,1+1D的开弦QED激发也可以是质量在几十MeV的QED介子的理想化,可能对应于最近观测到的反常X17和E38粒子。进一步研究了夸克在QED相互作用中的束缚态,得到了由两个$d$夸克和一个$u$夸克组成的QED中子的稳定性.理论上,QED中子被发现是稳定的,估计质量为44.5 MeV,而类似的QED质子是不稳定的,导致长寿命的QED中子可能是暗物质的良好候选者。
2021-08-02 gr-qc hep-ph nucl-th
Discretely Charged Dark Matter in Inflation Models Based on Holographic Space-time
暴胀的全息时空(HST)模型对暗物质作为微小的原始黑洞有一个潜在的解释。受Barrau \cite{barrau}最近的一篇论文的启发,我们提出了这个模型的一个版本,其中一些暴胀黑洞(IBH),其衰变引起热大爆炸,携带离散对称电荷的最小值。携带这种电荷的IBH的分数$f$很难从第一原理估计,但我们通过要求辐射和物质支配之间的交叉发生在正确的温度$T_{eq} \sim 1 eV = 10^{-28} M_P$来修复它。这部分很小,$f \sim 2\times 10^{-9}$,所以我们相信这给出了一个非常合理的暗物质模型。
2022-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hidden Dark Matter from Starobinsky Inflation
Starobinsky暴胀模型是与宇宙微波背景观测相一致的最简单的暴胀模型之一。为了解释宇宙中的暗物质,我们考虑了Starobinsky暴胀模型的一个最小扩展,引入了仅通过引力相互作用与可见部分联系的暗部分。在Starobinsky暴胀模型中,暴胀子衰变可能产生相当数量的暗扇区粒子。因此,暗区中的标量、费米子或矢量玻色子都可能成为暗物质。我们特别注意的情况下,与黑暗的非阿贝尔规范相互作用,使暗胶球的暗物质的候选人。在最小的设置,我们表明,这是很难解释所观察到的暗物质丰度没有冲突的观测约束的冷和自相互作用的暗物质。我们提出的方案中,暗胶球,以及其他暗扇区粒子,从暴胀子衰变成为可行的暗物质的候选人。我们还讨论了测试这种情况的可能性。
2021-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
No Dark Matter Axion During Minimal Higgs Inflation
研究发现最小希格斯膨胀中轴子无法构成大量暗物质,除非在特定引力模型下调整参数。
2025-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Asymmetric Dark Matter and Baryogenesis from Pseudoscalar Inflation
我们表明,重子不对称的宇宙和暗物质丰度可以解释在一个单一的框架内,利用最大螺旋超磁场产生的赝标膨胀和手征异常的标准模型。我们考虑一个最小的非对称暗物质模型,没有反常和约束。我们发现观测到的重子和暗物质丰度在很宽的暴胀参数范围内都能得到,并且暗物质的质量范围在7-15 GeV之间。我们的机制的新颖性源于这样一个事实,即在膨胀过程中发生的CP破坏的同一来源解释了重子和暗物质在宇宙中的两个膨胀参数,从而解决了所有的初始条件问题,在一个经济的方式。
2019-10-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark matter and baryon-number generation in quintessential inflation via hierarchical right-handed neutrinos
将三代右手Majorana中微子简化为典型的暴胀,建立了一个同时解释暴胀、暗能量、暗物质和重子生成的模型.这些中微子的质量等级分别为$M_3 \sim 10^{13}$ GeV、$M_2 \sim 10^{11}$ GeV、$M_1 \sim 10$ keV,它们是由暴胀后动能区的引力粒子产生的。最重的,中间的,和最轻的帐户再加热,CP破坏leptogenesis和暗物质,分别。这个模型可以用各种方式进行测试,即将到来的观察。
2019-06-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Inflation, Dark Energy and Dark Matter in Supergravity
宇宙的黑暗面,包括早期宇宙的宇宙膨胀,现在的暗能量和暗物质,理论上可以用超引力来描述,尽管它不是微不足道的。我们回顾了支持和反对超对称和超引力的论点,并定义了描述宇宙黑暗面的可行的超引力模型,这些模型与所有当前的观测结果一致。我们的暴胀理论是基于Starobinsky模型,暗能量被认为是正的宇宙学常数(de Sitter真空),而暗物质粒子则是由最轻的超对称粒子与超大质量引力子所确定的。超对称性自发破缺起着关键作用。
2019-09-12 gr-qc hep-ph hep-th
Constraints on Dark Energy from Inflation and the Swampland Conjectures
我们讨论的前景测量偏差的暗能量状态方程从w=-1,通过使用沼泽地地形,将暴胀模型的精髓方案。本文是在作者与H. Murayama和C. Chiang arXiv:1811.01987.
2021-02-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On the stability of the open-string QED neutron and dark matter
研究了一个假设的QED中子的稳定性,该中子由两个$d$夸克和一个与QED相互作用的$u$夸克组成的色单重态系统组成。由于夸克不能被孤立,处于最低能量状态的三个夸克的内禀运动可能主要存在于1+1维中,就像在$d$ - $u$- $d$开弦中一样。吸引的$d$ - $u$和$u$ - $d$ QED相互作用可以克服较弱的排斥的$d$ - $d$ QED相互作用而将三个夸克束缚在一起。我们研究了1+1维唯象三体问题中的量子电动力学中子,其中有效相互作用是从Schwinger的1+1维精确量子电动力学解中提取的。唯象模型在变分计算中产生了一个稳定的QED中子在44.5 MeV。具有两个$u$夸克和一个$d$夸克的类似QED质子被发现太排斥而不稳定,并且没有束缚态或连续态,QED中子可以通过弱相互作用衰变到该束缚态或连续态上。因此,QED中子对弱衰变是稳定的,具有长寿命,并且实际上是QED暗中子。它可能产生于高能重离子碰撞中夸克-胶子等离子体的退禁闭相变。由于QED暗中子的长寿命,QED暗中子或暗反中子的自引力集合体可能是早期宇宙演化中夸克-胶子等离子体相变过程中产生的部分原始暗物质的良好候选者。
2022-06-03 hep-ph nucl-th
WIMPless Dark Matter in Anomaly-Mediated Supersymmetry Breaking with Hidden QED
在反常介导的超对称破缺中,隐藏扇区中的超伴子的质量与耦合的平方成正比,因此自然地冻结出所需的暗物质遗迹密度,以获得大范围的质量。我们提出了一个非常简单的实现这种可能性,与WIMP无暗物质产生于一个隐藏的部门,是超对称QED与N_F口味。暗物质是多组分的,由质量从10 GeV到10 TeV的隐藏轻子和slepton组成,隐藏的光子提供了热浴。暗物质通过潜在可观察到的隐藏扇区库仑散射进行自我相互作用。此外,隐藏光子对相对论自由度的贡献在ΔN_eff ~ 0 - 2的范围内,如果隐藏和可见扇区最初是热接触的,模型预测ΔN_eff ~ 0.2 - 0.4。普朗克已经取得的数据可以提供这种偏差的证据。
2011-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Triple Unification of Inflation, Dark matter and Dark energy in Chaotic Braneworld Inflation
本文表明,在混沌膜世界暴胀的框架下,经过预热后,剩余的振荡暴胀子场可以以观测到的能级扮演暗物质的角色。通过在膜上增加一个非零的有效宇宙学常数$Λ_4$,实现了暴胀、暗物质和暗能量在一个光场中的三重统一。我们的模型可能是理论市场上实现三重统一的最简单的模型。
2009-07-25 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Higgs Portal to Inflation and Fermionic Dark Matter
我们研究了一个包含规范单重标量和费米子暗物质的暴胀模型。单重标量和希格斯玻色子之间的混合提供了一个通往暗物质的入口。暴胀子可以是希格斯玻色子玻色子或单态标量,慢滚暴胀是通过它与引力的非最小耦合实现的。在这种设置中,有效标量势是通过两个标量之间的混合和与暗物质的耦合来稳定的。我们研究了对撞机搜索、遗迹密度和直接检测的限制,发现暗物质质量应该是希格斯玻色子或单重态标量质量的一半左右。利用重整化群方程改进的标量势,把所有的约束条件放在一起,我们证明了暴胀观测量$n_s-r$与当前的Planck数据是一致的。
2016-03-15 gr-qc hep-ph hep-th
Free scalar dark matter candidates in R^2-inflation: the light, the heavy and the superheavy
在斯塔罗宾斯基的R^2模型中,引力既考虑了暴胀,也考虑了随后的再加热。后者是由于暴胀子引力衰变占主导地位的标量粒子的生产。这很容易让人想到,暗物质粒子也是在这个过程中产生的。由于温度过高的自由标量不能作为有生命力的暗物质(Phys.Lett.B700:157- 162,2011),我们进一步考虑了两种选择:与引力耦合非最小的标量和暴胀阶段产生的超重标量.我们发现,如果标量质量超过0.8兆电子伏,第一种选择允许可行的温暖或寒冷的暗物质。第二种选择意味着粒子质量为10^16 GeV的超冷暗物质,当与暴胀相关的标量质量迅速变化并违反绝热性时,这种物质的产生在暴胀结束时达到饱和。类似的结果也适用于超重费米子暗物质。
2012-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Weyl Symmetry Inspired Inflation and Dark Matter
受外尔标度规范对称性的启发,我们提出了一个同时解释宇宙暴胀和暗物质的理论框架。这种对称性在最近的引力规范理论的尝试中又复活了。我们发现,灵感膨胀模型与目前的观测结果是一致的,并将进一步探讨未来的实验。进一步阐明并证明了Weyl规范玻色子在多标量一般理论中的稳定性。我们表明,大量的外尔规范玻色子可以是一个暗物质的候选人,并给出正确的遗迹丰度。
2020-02-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation Model Selection meets Dark Radiation
我们调查如何通货膨胀模型的选择是受影响的存在下,额外的自由流动的相对论自由度,即暗辐射。我们进行了全面的贝叶斯分析的通货膨胀参数和宇宙学参数考虑再加热自洽。我们计算贝叶斯证据的几个代表性的通货膨胀的情况下,在两个标准的$Λ$ CDM模型和扩展,包括暗辐射参数化的相对论性物种的有效数量$N_\mathrm{eff}$。使用最小的数据集(普朗克低- $\ell$极化,温度功率谱和透镜重建),我们发现,大多数暴胀模型的观测状态是不变的。例外的是潜在的,如幂律膨胀,预测大值的标量光谱指数,只能实现时,$N_\mathrm{eff}$被允许改变。加入重子声学振荡数据和BICEP 2/Keck的B模式数据使幂律暴胀不受欢迎,而加入哈勃常数$H_0$的局部测量使幂律暴胀比最好的单场平台势稍微有利。这说明了$H_0$张力的暗辐射解如何对暴胀模型的选择产生深刻的影响。
2017-02-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Inflection-Point Inflation with Axion Dark Matter in light of Trans-Planckian Censorship Conjecture
受最近提出的跨普朗克审查猜想(TCC)的启发,我们提出了一个含有轴子暗物质的拐点暴胀的规范$B-L$模型。膨胀期间的哈勃尺度($H_{\rm inf}$)满足$H_{\rm inf} \lesssim 1$ GeV的TCC界限,轴子暗物质方案不存在轴子畴壁和等曲率问题,轴子衰变常数可以大于$10^{12}$ GeV。跷跷板机制被自动纳入模型中,所观察到的宇宙重子不对称性可以通过共振瘦生来再现。
2020-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Trans-Planckian Censorship, Inflation and Dark Matter
如果暴胀阶段持续的时间比最小周期长,那么今天观测到的长度尺度就来自于暴胀期间小于普朗克长度的模。最近有人认为,这种“反普朗克问题”永远不会出现在一个一致的弦论框架中,这个框架对暴胀的能量标度$V^{1/4}\lesssim 10^9$ GeV有严格的限制。在本文中,我们表明,这一要求对应于一个非常小的哈勃尺度在通货膨胀期间,$H_{\rm inf}\lesssim 1$ GeV,因此有严重的后果的情况下,暗物质密度产生的量子涨落放大在通货膨胀。我们还提出了一类暴胀模型,它既满足上述暴胀尺度的限制,又与观测数据完全一致。
2020-02-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Dark Universe after Reheating in String Inflation
我们研究了弦暴胀模型中暗物质和暗辐射在再加热后的产生,其中卡-丘模型有一个双折射结构,可见扇区生活在D3膜上。我们展示了如何从通货膨胀,再加热,超对称性破缺和暗辐射不同的物理约束之间的相互作用,导致不同的预测暗物质的性质。
2022-08-01 hep-ph hep-th
Generalizing Starobinskii's Formalism to Yukawa Theory & to Scalar QED
在暴胀过程中,无质量的最小耦合标量和引力子的量子效应可以被加强得如此之多,以至于微扰理论崩溃。为了遵循随后的演化,必须采用非微扰的再确认。Starobinski \u已经发展了这样一种技术,用于简单标量。在无质量的暴胀过程中,最小耦合标量和引力子的量子效应可以被加强得如此之多,以至于微扰理论崩溃。为了遵循随后的演化,必须采用非微扰的再确认。Starobinski \u已经为简单的标量理论发展了这样一种技术。我讨论了最近的进展,将这种技术应用到更复杂的模型。
2008-05-11 astro-ph gr-qc hep-ph
What does Inflation say about Dark Energy given the Swampland Conjectures?
我们讨论了沼泽地地形与暴胀和暗能量的观测约束之间的关系。使用要求$|\nabla V|\geq c V$,$c$作为普适常数,其值可以从暴胀中导出,在暗能量的常数和非常数模型之间可能没有可观察到的区别。然而,对上述猜想的最新修改,利用了势的二阶导数,为观测提供了机会,以确定暗能量状态方程是否偏离宇宙学常数。我们还评论张量波动的可观测性,尽管猜想,字段偏移小于普朗克尺度。
2018-11-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Unification of inflation and dark matter in the Higgs-Starobinsky model
本文研究了Higgs-Starobinsky(HS)模型中暴胀和暗物质的统一图像。如文献所指出的,Starobinsky $R^2$暴胀是由大Higgs曲率(引力子)耦合的量子修正效应引起的。我们从Jordan标架中的非最小耦合HS作用量出发。然后利用保角变换将约当标架作用量变换为爱因斯坦作用量。在宇宙的暴胀阶段,由非最小Higgs耦合的引力作用和Einstein框架中的Starobinsky项导出了暴胀势,其中$R^2$项占主导地位.对于暴胀模型,我们计算了暴胀参数,并与普朗克2015年的数据进行了对比。我们发现,该模型的预测是在良好的协议与普朗克分析。此外,我们还研究了作为暗物质候选者的希格斯场。定性分析了单圈标准模型下Higgs-Starobinsky方案的重整化群方程。利用RGE分析的参数空间解,可以发现暗物质残余丰度隐含着Higgs-引力子耦合的量子效应($R^2$项)的残余。
2018-12-28 gr-qc hep-ph hep-th
Pure Natural Quintessential Inflation and Dark Energy
我们提出了一个纯自然的经典暴胀模型,该模型是由Witten猜想激发的,在大N极限下,轴子耦合到纯Yang-Mills $SU(N)$规范场.这修改了自然通货膨胀中的标准余弦势,使其与当前CMB数据兼容。我们的模型给出了一个成功的暴胀,以及在后期的经典暴胀子场($ϕ$)的加速。在这里,暴胀子场负责暴胀,之后,场进入特殊的再加热,然后它们作为动力学暗能量场,遵循相同的暴胀势和相同的模型参数。动力场缓慢地滚动,直到哈勃下降到精华场的质量,并达到当前的暗能量场值。这里的暗能量尺度是场相关的。我们的精华模型遵循解冻冻结方法,因此冻结的精华场相对于宇宙时间从初始场值($ϕ_{i}$)演化到当前非零最小场值($ϕ_{0}$)。得到的场值变为超光速,满足目前的暗能量密度$V(ϕ_{0}) \approx Λ_{\text{DE}}^{4} = (2.3 \times 10^{-3}\text{eV})^{4}$。
2020-06-10 gr-qc hep-ph hep-th
Dark Matter Freeze-In during Warm Inflation and the Seesaw Mechanism
本文提出在暖暴涨情景下,通过紫外冻结产生暗物质,并应用于$U(1)_{B-L}$规范扩展标准模型框架,结合跷跷板机制解释中微子质量。
2024-12-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Photon Dark Matter from Quantum Fluctuations during Starobinsky Inflation
The University of Tokyo(东京大学)
本研究针对Starobinsky暴胀模型,计算暴胀期间量子涨落产生的暗光子暗物质的残留丰度,结合观测约束得出其质量需在5.6至7.4 μeV范围内。
2026-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Higgs Portal to Dark QED
通过将希格斯玻色子耦合到包含费米子暗物质的“暗QED”中,我们在最小希格斯门模型中引入了一个亮暗光子$A_μ^\prime$,从而产生了丰富而有趣的对撞机现象.在这样一个简单的扩展中有两个突出的特征--希格斯玻色子可以通过“单$A^\prime$通道”衰变为长寿命的暗光子,或者通过“暗鎓”衰变为多个准直轻子,这取决于$A_μ^\prime$与可见光子的混合参数。我们在大型强子对撞机上研究了在能量和寿命边界上探测模型参数空间的可能性。
2019-11-19 hep-ex hep-ph
Weyl Scaling Invariant $R^2$ Gravity for Inflation and Dark Matter
早期宇宙中的暴胀可以产生近似共形不变的涨落,导致我们现在观察到的结构。简单可行的Starobinsky $R^2$暴胀具有近似的全局尺度对称性。我们研究了共形对称Weyl $\hat{R}^2$理论和一般的$F(\hat{R})$理论,并证明了它们与标量场和Weyl规范场耦合的Einstein引力的等价性。外尔$\hat{R}^2$引力中的标量场可以作为Starobinsky模型的吸引子来解释暴胀,通过未来的实验可以将其与Starobinsky模型区分开来。一旦爱因斯坦坐标系被固定,内禀外尔规范玻色子的质量就会变得很大,并成为质量高达$\sim 5\times 10^{16}$ GeV的暗物质候选者。
2023-03-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation in Gauge Mediation and Gravitino Dark Matter
我们提出了一个暴胀方案的基础上,一个唯象可行的模型与直接规范调解的低尺度超对称性破缺。通货膨胀可能发生在破坏超级市场的隐藏部门。虽然暴胀子衰变的再加热温度很高,引力子问题似乎很严重,但与超对称性破缺相关的伪模场衰变的后期熵产生可以充分稀释引力子。我们证明了引力子也是由赝模衰变产生的,并且存在一个模型参数空间,引力子可以是当前宇宙中的暗物质。
2011-06-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark matter and Standard Model reheating from conformal GUT inflation
共形对称性的自发破缺在暴胀宇宙学和粒子物理现象学的成功建模中得到了广泛的应用。共形大统一理论(CGUT)暴胀提供了与Starobinsky和Higgs暴胀相同的标量倾斜和张量标量比。此外,它预测质子的寿命与目前的实验约束兼容。在本文中,我们扩展了CGUT来解释暗物质的产生和标准模型的再加热。为此,我们引入了一个直接耦合到暴胀子的隐藏扇区,而可见扇区的再加热是通过暗粒子和希格斯玻色子之间的门户耦合实现的。暗粒子和希格斯玻色子的质量和相互作用由暴胀子的共形势和非零VEV的形式决定。我们在模型的参数空间中提供了基准点,这些基准点给出了与大爆炸核合成相容的观测到的暗物质遗迹密度和再加热温度。
2020-07-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter Production in Weyl $R^2$ Inflation
在现代宇宙学中,暗物质和暴胀是理解宇宙结构起源的两个关键要素,但它们的确切物理模型在很大程度上仍然不确定。Weyl标度不变引力理论可能为这两个难题提供了一个联合解决的可行方案,它包含了一个扮演暗物质候选者角色的大质量规范玻色子,并允许二次标量曲率项$R^2$实现一个可行的暴胀机制,与当前的观测结果一致。我们考虑了Weyl $R^2$模型中暗物质的产生,包括由暴胀真空的量子涨落引起的非微扰产生和由散射引起的微扰产生.我们证明了暗物质的产生一般有三个参数范围:(1)当再加热温度大于$10^3~\mathrm{GeV}$时,作为暗物质的Weyl规范玻色子可以大量产生,其质量大于膨胀标度$\sim 10^{13}~\mathrm{GeV}$。(2)具有$3\times10^{-13}~\mathrm{GeV}$的小质量区域,用于更高的再加热温度。(3)在较高的再加热温度下,湮没通道变得非常重要,这使得质量达到$4\times10^{16}~\mathrm{GeV}$的Weyl规范玻色子可以通过冻结产生。
2022-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy as a remnant of inflation and electroweak symmetry breaking
结果表明,暗能量可以从希格斯玻色子玻色子和暴胀子的相互作用中获得。一个关键因素是认识到,电弱对称性破缺可以触发暴胀子滚动的第二阶段,当场之间具有适当的耦合时,暴胀子的滚动可以足够慢,从而在晚期宇宙中产生加速膨胀。观测到的暗能量密度是在没有对参数或初始条件进行微调的情况下获得的,这是由于与暴胀、引力和电弱物理学相关的数字的复杂阴谋。
2018-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tachyonic gravitational dark matter production after inflation
Johannes Gutenberg-Universität(约翰内斯·古腾堡大学);Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学)
本文提出一种通过曲率诱导的超光速不稳定性在暴胀后非热产生暗物质的引力机制,通过实数观察者标量场与时空曲率不变量的二次耦合,计算暗物质丰度并提供简单拟合函数。
2026-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
TASI Lectures on Early Universe Cosmology: Inflation, Baryogenesis and Dark Matter
这些讲座,在TASI 2018年提出,提供了一个简明的介绍膨胀,重子生成,和暗物质方面没有涵盖的其他讲座。对暴胀的强调是一种直观的理解和限制暴胀模型的技术。对于重子生成,我们集中在两个例子,leptogenesis和电弱重子生成,注意单态辅助两步相变。关于暗物质,我们回顾了不同类别的模型区分其机制,以获得所观察到的遗迹密度,包括热冻结,不对称暗物质,冻结,SIMP暗物质,超轻标量和轴子的错位机制,和生产的原始黑洞在膨胀过程中。提供了问题集。
2021-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Q-ball dark matter and baryogenesis in high-scale inflation
我们研究了这样一种情况,一个平坦的方向创建重子不对称的反宇宙,而从另一个方向的Q球可以是暗物质规范介导的超对称破缺的高尺度膨胀。在暴胀期间,阿弗莱克-戴恩场保持在普朗克尺度附近的事实抑制了等曲率波动。我们发现暗物质Q球可以在未来的IceCube实验中被探测到。
2015-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Inflation and dark energy arising from geometrical tachyons
研究了BPS D3膜在NS 5膜环背景下的运动。在这种几何结构中,辐射场变成了快子场。我们调查这种几何快子在宇宙学的通货膨胀以及暗能量的情况下的潜力。我们评估快子暴胀过程中产生的标量和张量扰动的光谱,并表明,由于NS 5膜的数量的额外自由度,该模型与最近观测到的宇宙微波背景(CMB)是兼容的。用单个快子场来解释暴胀和暗能量的起源是不可能的,因为在势能最小值处的能量密度不是可以忽略不计的小,这是由于CMB各向异性所设置的标量扰动的幅度。然而,当NS 5-膜的数目很大时,几何快子可以解释暗能量,只要暴胀由另一个标量场实现。
2005-10-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Non-thermally trapped inflation by tachyonic dark photon production
我们证明了在U(1)$_{\rm H}$规范对称性下荷电的暗Higgs场,如果暗光子是由轴子凝聚体通过快子预热产生的,那么暗Higgs场将长时间被囚禁在原点.被捕获的暗希格斯粒子可以驱动晚期暴胀,产生大量的熵。与热膨胀不同,暗希格斯势不需要非常平坦,因为暗希格斯的有效质量会被动量极低的暗光子的大场值所增强。在暴胀之后,暗希格斯粒子衰变为大量的暗光子,暗光子通过动力学混合进一步衰变为SM粒子。我们表明,一个可行的参数空间的很大一部分是在未来的暗光子的实验搜索,因为动力学混合是有界的成功再加热。当暗光子的质量不是Stückelberg质量,而是由Higgs机制产生时,我们还讨论了Schwinger效应对暗光子产生的阻碍作用.这种非热陷胀可以应用于其他宇宙学场景,如早期的暗能量,被称为哈勃张力的解决方案之一。
2021-11-22 astro-ph.CO hep-ph
WIMP Dark Matter and Unitarity-Conserving Inflation via a Gauge Singlet Scalar
一个与引力耦合非最小的规范单重标量可以驱动膨胀,然后冻结成为冷的暗物质。我们探索这个想法,重新审视通货膨胀的单线态方向(S-通货膨胀)和希格斯门暗物质在光的希格斯发现,从LUX和普朗克观测的限制。我们发现,参数空间的大区域仍然是可行的,因此,成功的膨胀是可能的,暗物质遗迹丰度可以复制。此外,标量单线态可以稳定电弱真空,同时克服希格斯暴胀遇到的暴胀过程中的幺正性破坏问题,只要单线态是一个真正的标量。2- $σ$普朗克上限对$n_s$施加的单重态质量低于2 TeV,因此,几乎整个允许的参数范围可以探测氙1 T。
2015-10-14 astro-ph.CO hep-ph
Interplay between Higgs inflation and dark matter models with dark $U(1)$ gauge symmetry
本文研究暗 $U(1)_D$ 扩展模型中暗物质与希格斯暴胀的相互作用,发现费米子暗物质主导时模型可避开直接探测限制,并通过数值分析确定了能统一解释暗物质和三种希格斯暴胀方式的参数空间。
2024-05-06 astro-ph.CO hep-ph
Interactions of electrical and magnetic charges and dark topological defects
本文研究暗光子模型中QED电荷与暗拓扑缺陷通过光子混合的相互作用,引入磁混合和θ项,发现暗磁珠可诱导QED库仑势。
2023-09-06 hep-ph hep-th
Inflation, dark matter and dark energy in the string landscape
我们考虑的条件需要统一的描述暗物质,暗能量和通货膨胀的背景下,字符串景观。我们发现暴胀子场的不完全衰变给出了单个场负责这三种现象的可能性。相比之下,将暗物质和暗能量统一到一个单独的场中,与暴胀子分离,似乎相当困难。
2006-10-05 astro-ph hep-ph hep-th
Vector Dark Matter from Inflationary Fluctuations
我们计算了暴胀过程中量子涨落产生的大质量矢量玻色子。这给出了一种新的暗物质产生机制,与未对准或热产生截然不同。虽然标量和张量通常是用几乎尺度不变的光谱产生的,但令人惊讶的是,矢量是用在中间波长处达到峰值的功率谱产生的。因此,抑制了危险的长波长等曲率扰动。此外,在长波长的矢量继承了通常的绝热,几乎尺度不变的暴胀子扰动,使它成为一个很好的暗物质候选者。最终的丰度可以由质量和哈勃暴胀尺度H_I精确计算。使暗物质丰度饱和后,我们预测其质量为m = 10^-5 eV(10^14 GeV/H_I)^[4]。在宇宙微波背景中可能观测到的高尺度暴胀,激发了最近提出的直接探测隐藏光子暗物质实验的令人兴奋的质量范围。这样的实验也许能够重建独特的峰值功率谱,验证暗物质是由暴胀过程中的量子涨落产生的,并提供暴胀规模的直接测量。因此,探测到暗物质不仅意味着发现了暗物质,而且还提供了对暴胀本身的一个意想不到的探测。
2015-04-08 hep-ph hep-th
Can F(R)-gravity be a viable model: the universal unification scenario for inflation, dark energy and dark matter
本文综述了$F(R)$ -重力的可行性。我们证明了最近的宇宙加速、辐射/物质主导时代和暴胀可以在$F(R)$ -引力框架下统一实现。对于某些类型的$F(R)$ -引力,牛顿定律的修正是非常小的,并且没有所谓的物质不稳定性(产生额外标量自由度的非常重的正质量)。本文还评述了修正引力下的重建方案,并证明了宇宙膨胀的{ \it any}时间演化可以在$F(R)$ -引力中实现。特别注意的是修改后的重力统一膨胀与宇宙加速度,并通过当地的测试。事实证明,这样的理论也可以描述暗物质。
2008-01-31 astro-ph gr-qc hep-ph
Dark Radiation and Inflationary Freedom
由暴胀引起的标量扰动的松弛的原初功率谱(PPS)会影响由宇宙微波背景和其他宇宙学测量得到的暗辐射约束。如果暴胀产生了初始涨落的非标准PPS,那么完全热化的轻无菌中微子可以被CMB观测所青睐,而不是被强烈地排斥。在热轴子的情况下,当PPS不同于标准幂律时,对轴子质量的约束被放松。
2015-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Inflation and Dark Matter in the $Z_5$ Model
本文研究 $Z_5$ 双组分暗物质模型中统一暴胀与暗物质物理的可能性,重点分析混合暗物质暴胀情形,并给出同时满足理论约束和暗物质遗迹密度约束的可行参数空间。
2023-04-28 hep-ph