Monomial warm inflation revisited
本文用数值 Fokker–Planck 方法研究单项式温暴胀在三种耗散率下的随机涨落,并结合曲率谱与引力波限制检验模型,同时给出改进的小耗散解析近似。
2024-03-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark radiation and small-scale structure problems with decaying particles
虽然标准的ΛCDM模型成功地描述了宇宙的宇宙微波背景辐射和大尺度结构,但它在中微子种类的有效数目(暗辐射)和小尺度结构的数目(过剩问题)方面与观测存在一些矛盾。在这里,我们提出了一个方案,可以通过产生暗物质和暗辐射的晚期衰变的重粒子放松这些紧张局势。由于这种产生机制,暗物质是相当温暖的,从而解决了小尺度结构问题。这种情况在超对称轴子模型中可以很自然地实现,在超对称轴子模型中,由轴子衰变产生的轴子提供暗辐射,而由轴子衰变产生的轴子则形成温暖的暗物质。我们确定了一个满足所有已知宇宙学约束的超对称轴子模型的参数区域。
2012-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Late universe decaying dark matter can relieve the H_0 tension
我们研究了两体暗物质衰变的宇宙学效应,其中衰变的产物包括一个无质量和一个有质量的粒子。我们表明,如果大规模的子粒子是稍微温暖的,它是可能的,以减轻目前的哈勃参数与测量从宇宙微波背景距离阶梯测量之间的紧张局势。
2019-03-21 astro-ph.CO hep-ph
Witten-O'Raifeartaigh potential revisited in the context of Warm Inflation
Ashoka University(阿肖卡大学);University of Nottingham(诺丁汉大学);Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院);Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics(大学间天文学与天体物理学中心)
本文探讨了Witten-O'Raifeartaigh势在温暖膨胀和暗能量中的统一应用,通过调整势能归一化和引入耗散性实现膨胀与暗能量的连接。
2026-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axino Cold Dark Matter Revisited
轴子模型的超对称版本中出现了轴子,它是冷或热暗物质的天然候选者。在这里,我们重新审视轴子暗物质产生的热和非热在最近的发展。首先讨论了几种KSVZ和DFSZ模型中相对于低能轴子的轴子定义。然后,我们回顾和改进的主要QCD生产的计算,以避免非物理的横截面,并根据模型,包括生产通过SU(2)和U(1)相互作用和汤川耦合。
2012-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology: small scale issues revisited
丰富的暗物质卫星和暗物质晕,在暗物质晕中心的密度尖点的存在,以及在模拟中产生现实的盘星系的问题,引起了人们对标准冷暗物质(Lambda CDM)的可行性的关注星系形成的情况。本文回顾了这些问题,并认为冷与各种暖暗物质(WDM)的影响。目前的证据似乎与标准的LambdaCDM是一致的,尽管改进的数据可能指向一个相当温和的LambdaWDM版本--温和是因为暗物质不可能在不违反观测约束的情况下非常温暖。
2009-09-10 astro-ph.CO
Structure formation in a mixed dark matter model with decaying sterile neutrino: the 3.5 keV X-ray line and the Galactic substructure
我们在一个混合暗物质(MDM)模型中进行了一系列结构形成的宇宙学模拟。我们的模型是由最近发现的$3.5\,{\rm keV}$ X射线线,这可以解释为非共振产生的无菌中微子占$20$ - $60\%$的暗物质在宇宙中的衰变。这些非共振产生的无菌中微子具有相当大的自由流长度,因此有效地表现为温暖的暗物质(WDM)。假设其余的暗物质是由一些冷的暗物质(CDM)粒子,我们遵循一个混合WDM加CDM宇宙学的共同演化。具体来说,我们考虑的模型与温暖的成分分数的$r_{\rm warm}=0.25$和$0.50$。我们的MDM模型预测在物质辐射相等时的同动Jeans长度接近于粒子质量为$m_{\rm WDM}=2.4\,{\rm keV}$的热产生暖暗物质模型,但在涨落功率谱上的抑制较弱。我们进行了大的$N$体模拟研究MDM模型中的非线性暗晕的结构。在MDM模型中,子结构的丰富程度显著降低,因此所谓的小规模危机得到缓解。MDM模型中至少一个晕的累积最大圆速度函数(CVF)与银河系和仙女座星系中观测卫星的CVF吻合得很好。我们认为,MDM模型打开了一个有趣的可能性,以调和报告的$3.5\,{\rm keV}$线和星系的内部结构。
2015-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Constraining decaying dark matter with the effective field theory of large-scale structure
我提出的第一个限制衰变冷暗物质(DCDM)模型由于有效场论的大尺度结构(EFTofLSS)适用于BOSS-DR 12数据。考虑了DCDM的两个唯象模型:i)一部分冷暗物质(CDM)衰变为寿命为$f_{\rm dcdm}$的暗辐射(DR)模型;(二)模型(最近被建议作为$S_8$张力的潜在解决方案),其中所有CDM以一生的$τ$衰变为DR和大量温暖的暗物质(WDM)粒子,与一小部分$\varepsilon$的CDM静止质量能量转移到DR。我讨论的EFTofLSS约束的DCDM模型建议解决的$S_8$紧张局势的影响。
2022-12-06 astro-ph.CO hep-ph
Common Origin of Warm Dark Matter and Dark Radiation
我们考虑一个宇宙学的情况下,一个相对论性粒子和一个稳定的大质量粒子同时产生的衰变后,大爆炸核合成的粒子,但之前的物质辐射平等。相对论性粒子和大质量粒子分别表现为暗辐射和暖暗物质。由于共同的起源,温暖度和丰度密切相关。我们将导致这种情况的模型称为温暖和相对论衰变产物的共同起源(COWaRD)。我们表明,COWaRD预测的暗辐射量和抑制的大尺度结构,这可以在未来的精密宇宙学观测进行测试之间的相关性。我们证明,COWaRD实现,作为一个例子,在一类超对称轴子模型和未来的观测下一代宇宙微波背景,大尺度结构,21厘米的调查可以揭示的理论结构。
2020-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Linear cosmological constraints on 2-body decaying dark matter scenarios and the $S_8$ tension
“$S_8$张力”是宇宙微波背景辐射(CMB)和弱引力透镜决定物质波动幅度之间的长期差异,参数化为$S_8\equivσ_8(Ω_m/0.3)^{0.5}$,其中$σ_8$是8 $h^{-1}$ Mpc尺度上物质波动的均方根,$Ω_m$是总物质丰度。最近的研究表明,暗物质(DM)衰变为无质量(暗辐射)和大质量(热DM)物质,其寿命为$Γ^{-1} \simeq 55~(\varepsilon/0.007)^{1.4}$ Gyrs -其中$\varepsilon$代表转移到无质量成分的质能分数-可以缓解紧张局势。由于一个快速和准确的流体近似方案的温暖的物种,我们进行了全面的研究,这2体衰变DM的情况下,详细讨论其动力学及其对CMB和线性物质功率谱的影响。然后,我们调查的影响“$S_8$张力”对一些变化的分析:不同的$S_8$先验,普朗克数据中的透镜信息的边缘化,贸易普朗克高$-\ell$偏振数据的SPTPol和ACTPol调查,并列入最近的结果从Xenon 1 T合作。我们的结论是,衰减DM的偏好,明显只有当$S_8$值从弱透镜数据确定的分析,并没有明显降低任何宇宙学数据集考虑的拟合,该模型可以潜在地解释异常电子反冲过剩的Xenon 1 T合作报告。此外,我们明确表明,虽然目前的CMB数据本身不够敏感,无法区分标准CDM和衰减DM,下一代CMB观测(CMB-S4)可以明确地检测到它的…
2022-01-03 astro-ph.CO hep-ph
Late-time decaying dark matter: constraints and implications for the $H_0$-tension
我们使用最新的低红移探测器约束和更新衰变暗物质模型与温暖的大质量子粒子的寿命的界限。我们利用Ia型超新星,重子声学振荡和引力透镜类星体的时间延迟测量。这些数据集得到了从宇宙微波背景获得的早期宇宙先验的补充。对于相对论性子粒子的最大允许分数,在$95\%$ C. L.处发现更新的寿命界限为$τ> 9\, \rm{Gyr}$和$τ>11\,\rm{Gyr}$,对于两体和多体衰变的情况下,分别。我们还评论最近的建议,目前的两体衰变暗物质模型可以提供解决方案的$H_0$紧张,对比标准的$Λ$ CDM模型。我们推断,目前的暗物质衰变的情况是不太可能缓解的$H_0$紧张。我们发现,衰减的暗物质是能够减少的趋势,减少$H_0$值增加透镜红移中观察到的强透镜数据集。
2020-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Warm Dark Matter in B-L Inverse Seesaw
我们表明,一个标准模型规范单重态费米子场,质量的数量级keV或更大,并参与了轻中微子质量产生的反跷跷板机制,可以是一个很好的暖暗物质的候选人。我们的框架是基于标准模型的B-L扩展。这种结构确保了活性中微子与上述暗物质场之间不存在任何混合。这就避开了通常由X射线观测对暖暗物质质量的限制。我们表明,过剩的热产生的温暖的暗物质(但没有达到化学平衡)可以减少到一个可接受的范围内存在的模量场衰减到辐射-虽然只有当再加热温度足够低。我们的暖暗物质候选者也可以直接从再加热过程中模量场的衰变中产生。在这种情况下,获得适当数量的残余丰度,同时保持再加热温度足够高,以符合大爆炸核合成边界,限制了模场衰变为暗物质的分支比。
2015-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Can decaying dark matter scenarios alleviate both $H_0$ and $σ_8$ tensions?
目前宇宙学中的紧张局势,包括$H_0$和$σ_8$,提供了一个强有力的理由来怀疑存在超越宇宙学标准模型($Λ$ CDM)的物理学。在本文中,我们调查,如果有这些紧张局势之间的关系,并超越冷暗物质的情况。为了模拟非CDM,我们假设一个衰变的暗物质(DDM)是不稳定的,可能会衰变成两个子粒子,冷暗物质,温暖的暗物质,和暗辐射的组合,探索一个广阔的时代的可能性。我们根据CMB数据检查了我们的模型,可以表明衰变的暗物质似乎不是解决宇宙学紧张局势的有希望的候选者。
2022-03-17 astro-ph.CO
Anisotropic cosmic optical background bound for decaying dark matter in light of the LORRI anomaly
最近,新地平线观测报告了宇宙光学背景(COB)中的异常通量。COB的流量是$16.37\pm 1.47\, \rm nW m^{-2} sr^{-1}$,在LORRI枢轴波长$0.608\,\rm μm$,这是$\sim 4σ$水平以上的预期流量从哈勃太空望远镜(HST)星系计数。如果这是电子伏特尺度的暗物质衰变为光子的暗示,那就太好了。在本文中,我们指出,这样一个衰减的暗物质模型预测大量的各向异性的COB通量,这是准确测量的HST。HST的数据排除了在$5$ - $20$ eV质量范围内大于$10^{-24}$-$10^{-23}\,{\rm s}^{-1}$的主导冷暗物质的衰变率。因此,衰变的冷暗物质解释了COB过剩是强烈不利的各向异性约束。我们讨论了一些漏洞:例如热/热暗物质或暗物质的两步衰变,以解释COB过量。
2023-01-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Decaying axinolike dark matter: Discriminative solution to small-scale issues
最新的莱曼- $α$森林数据严重限制了传统的温暖的暗物质解决方案,在冷暗物质范例的小规模问题。另据报道,不受约束的天体物理过程可能会解决这些问题。针对这种情况,我们重新审视了衰减的暗物质解决方案的问题,讨论可能的签名,以区别衰减的暗物质从天体物理过程作为一个解决方案,以小规模的问题。我们考虑类轴子粒子(ALPino)衰变为类轴子粒子(ALP)和引力子,其寿命大约在宇宙年龄附近。ALPino的质量低于PeV,比引力子的质量稍大($Δm/m\sim 10^{-4}$),因此在ALPino衰变后,暗物质的丰度几乎不会改变。另一方面,从ALPino衰变产生的引力子获得了$\sim 30 \,{\rm km / s}$的反冲速度,这比矮星系的圆周速度大得多,足以影响它们的暗物质分布。$α$森林约束被解除,因为只有一小部分($\sim10$ %)的暗物质在那时经历衰变。因此,衰变的暗物质被提升为解决小尺度问题的可行方案。ALPino遗迹的丰度主要取决于最轻的普通超对称粒子的衰变。在银河系磁场的作用下,由ALPino衰变产生的单色ALP辐射被转换为$\sim 50 \,{\rm GeV}$光子。伽马射线通量的形态显示了该模型的一个独特特征,与直接衰变为光子的衰变暗物质相比。一旦被探测到,这种独特的信号就能将小尺度问题的衰减暗物质解决方案与不受约束的天体物理过程区分开来。
2019-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Possible Capture of keV Sterile Neutrino Dark Matter on Radioactive beta-decaying Nuclei
在费米子质谱中存在一个跨越O(0.5)eV ~ O(0.5)MeV六个数量级的“沙漠”。我们认为,它可能容纳一个或多个千电子伏的不育中微子作为一个自然的候选人,温暖的暗物质。为了说明这一观点,我们简单地假设存在一个keV的惰性中微子nu_4,它的味本征态nu_s与三个活性中微子弱混合。在自洽参数化下,我们阐明了nu_4和β衰变辐射衰变中不同的活性-无菌中微子混合因子。在实验室中直接探测这种keV的无菌中微子暗物质原则上是可能的,因为nu_e的nu_4分量在被放射性β衰变核捕获时可以在电子能谱上留下明显的印记。我们对捕获反应nu_e + ^{3}H \to ^{3}He + e^-和nu_e + ^{106}Ru \to ^{106}Rh + e^-在β衰变背景下的特征进行了分析,并得出结论,从长远来看,这种实验方法可能不是没有希望的。
2010-11-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraining decaying dark matter with BOSS data and the effective field theory of large-scale structures
根据大尺度结构的有效场论(EFTofLSS)形式主义分析的BOSS-DR 12数据,结合普朗克、万神殿和其他BOSS测量的重子声学振荡(BAO),我们更新了两个衰变暗物质模型的宇宙学约束。在第一个模型中,冷暗物质(CDM)的一部分$f_{\rm dcdm}$衰变为暗辐射(DR),寿命为$τ$。在第二个模型中(最近建议作为$S_8$张力的潜在解决方案),所有CDM以寿命$τ$衰变为DR和大质量暖暗物质(WDM)粒子,CDM静止质量能量的一部分$\varepsilon$转移到DR。使用来自最近文献的数字代码,我们执行的轻度非线性(物质和星系)的功率谱与EFTofLSS这两个模型的第一次计算。在DR产品的情况下,我们得到了约束$f_{\rm dcdm}\lesssim0.022$(95\%C. L.)寿命短于宇宙年龄,而$τ/f_{\rm dcdm} \gtrsim 250$ Gyr处于长寿命状态,假设是$f_{\rm dcdm}\to1$。我们发现,普朗克数据对这些限制的贡献最大,EFTofBOSS提供了一个边际改善传统的BAO和红移空间扭曲($fσ_8$)的数据。在DR和WDM衰减产物的情况下,我们发现EFTofBOSS数据显著地改善了在68% C. L.在CDM生命周期与$S_8$之前从KiDS-1000。我们发现,为了拟合EFT ofBOSS数据,同时降低$S_8$以匹配KiDS…
2022-07-06 astro-ph.CO hep-ph
Is dark matter decaying ?
Swinburne University(斯威本科技大学)
通过比较重组时期和当前宇宙的物质密度参数,检验暗物质衰变假说,发现当前局部测量存在系统不确定性,但下一代观测技术将提供更清晰的检验。
2026-06-19 astro-ph.CO
The search for decaying Dark Matter
我们提出了一个X射线任务称为Xenia寻找衰变超弱相互作用暗物质粒子(超级WIMP)的质量在千电子伏范围内。该任务及其观测计划能够为我们对暗物质(DM)性质的理解提供重大突破。它将确认或拒绝一些粒子物理模型的预测,通过宽视场成像X射线光谱仪结合专用观测程序将寻找衰变DM的灵敏度提高约两个数量级。拟议中的任务将提供对中性轻子的混合角和质量的独特限制,中性轻子是中微子的右手伙伴,是重要的暗物质候选者。这些粒子的存在是由观测到的中微子味振荡和宇宙的重子不对称性问题强烈激发的。在super-WIMP模型中,宇宙网形成的细节与LambdaCDM不同。除了寻找衰变的暗物质外,拟议中的任务还将通过研究“宇宙网”的结构来提供对DM性质的重要见解。这将通过寻找发射中丢失的重子,并通过使用伽马射线暴作为背光来观察吸收中的温热星系际介质来完成。
2009-06-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological Structure Formation in Decaying Dark Matter Models
标准的冷暗物质(CDM)模型预测了太多太密集的小结构。我们考虑另一种模型,暗物质经历两体衰变的宇宙学寿命$τ$到只有一种类型的大质量的子体与非相对论反冲速度$V_k$。这种衰变的暗物质模型(DDM)可以在与$τ$相当的时间尺度上抑制其自由流尺度以下的结构形成。与暖暗物质(WDM)相比,DDM可以更好地减少小结构,同时与高红适观测相一致。我们通过自洽N体模拟研究了DDM中宇宙结构的形成,指出宇宙学模拟对于理解DDM结构是必要的,特别是在非线性尺度上.我们提出了经验拟合函数的DDM抑制的质量函数和质量浓度关系,这取决于衰变参数的寿命$τ$和反冲速度$V_k$,和红移。在晕轮模型框架下,拟合函数可以精确地重构DDM到CDM的非线性功率传递函数。使用这些结果,我们设置约束的DDM参数空间,要求DDM不引起更大的抑制比莱曼- $α$约束WDM模型。我们进一步推广和约束的DDM模型的初始条件与非平凡的母分数,并表明晕模型的预测仍然有效后,考虑全球衰变分数。最后,我们指出,DDM是不可能解决的分歧之间的普朗克主要CMB预测和Sunyaev-Zeldovich(SZ)效应数计数$τ\sim H_{0}^{-1}$的集群数量。
2015-11-03 astro-ph.CO
Cosmological evolution with decaying dark matter: an integral-equation approach
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Instituto de Física de Cantabria (IFCA), CSIC-Univ. de Cantabria(坎塔布里亚物理研究所(IFCA),西班牙科学理事会-坎塔布里亚大学)
研究提出CLASSIER-DDM扩展,通过积分方程方法实现衰变暗物质模型。详细描述数值实现,少量迭代可达高精度收敛,运行时间短,无需玻尔兹曼层级和流体近似,确立积分方程方法为模拟非冷遗迹的有效框架。
2026-07-29 astro-ph.CO
Cosmological Imprints of Frozen-In Light Sterile Neutrinos
我们研究了通过冻结机制产生的无菌中微子暗物质的可观测宇宙学方面。该研究是在一个框架中进行的,该框架承认许多宇宙学上有趣的变化:通过来自更高维度算子的湮灭过程产生的高温产物或来自标量衰变的低温产物,其中衰变的标量与热浴处于或不处于平衡,在超对称或非超对称设置中,从而使我们能够提取通用属性并突出特定变化所特有的特征。我们发现,虽然这样的不育中微子一般是兼容的所有宇宙学约束,有趣的情况下,可能会出现暗物质是冷,暖,或热,有非平凡的动量分布,或提供贡献的相对论自由度的有效数量Neff大到足以探测大爆炸核合成未来的测量。
2017-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Testing decaying dark matter models as a solution to the $S_8$ tension with the thermal Sunyaev-Zel'dovich effect
本文通过引入暗物质衰变扩展标准宇宙学模型,结合CMB、SZ功率谱等数据检验了两种暗物质衰变方案,发现暗物质衰变为温暗物质和暗辐射的模型能以约137 Gyr的衰变寿命更好地调和$S_8$张力。
2023-06-15 astro-ph.CO
The Majoron Cosmological Window: Dark Matter and Thermal Leptogenesis
Institute for Particle Physics Phenomenology, Department of Physics, Durham University(达勒姆大学粒子物理现象学研究所);Instituto de Física Teórica UAM/CSIC, Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学理论物理研究所UAM/CSIC);Institute for Astroparticle Physics (IAP), Karlsruhe Institute of Technology (KIT)(卡尔斯鲁厄理工学院天体粒子物理研究所(IAP));Department of Physics, University of Basel(巴塞尔大学物理系)
本文研究了Majoron暗物质与高能级热轻子生成同时存在的宇宙学可行区域,通过约束右-handed-neutrino质量尺度,确定Majoron丰度和可见暗物质衰变耦合强度,结合暗物质生产机制和暖暗物质限制,映射出Majoron宇宙学窗口,并展示未来X射线和伽马射线望远镜可探测剩余参数空间。
2026-05-18 astro-ph.CO hep-ph
WIMP decay as a possible Warm Dark Matter model
本文提出WIMP衰变模型作为非热温暗物质候选,通过单一参数r描述动力学,利用CLASS计算功率谱,结合CMB、星系成团及高红移HI数据给出r≥10^6,并导出湮灭截面与质量下限。
2023-11-08 astro-ph.CO
Saxion Cosmology for Thermalized Gravitino Dark Matter
在所有的超对称理论中,质量被普朗克尺度抑制的引力子是暗物质的明显候选者;但是如果引力子达到热平衡,这样的暗物质显然要么太丰富,要么太热,被排除在外。然而,在轴子理论中,一个轴子凝聚体是在宇宙历史的早期产生的,它的晚期衰变稀释了暗物质。我们表明,这种稀释允许先前热化的引力子占观察到的暗物质在非常宽的范围内的引力子质量,千电子伏< $m_{3/2}$ < TeV,轴子衰变常数,$10^9$ GeV < $f_a$ < $10^{16}$ GeV,和saxion质量,10兆电子伏< $m_s$ < 100 TeV。这个参数空间上的约束条件进行了研究,从BBN,超对称性破缺,引力子和轴子生产冻结和萨克逊衰变,并从轴子生产错位和参数共振机制。$(m_{3/2}, f_a, m_s)$的大的允许区域仍然存在,但是对于DFSZ和KSVZ理论是不同的。在对撞机上产生的超伴子可能会导致顶点位移和扭结的事件,并且可能包含衰变为$(WW,ZZ,hh), gg, γγ$或一对标准模型费米子的萨克斯子。冻结可能导致引力子暗物质的次主导暖成分,而萨克逊衰变为轴子可能导致暗辐射。
2017-03-28 astro-ph.CO hep-ph
Highlights and Conclusions of the Chalonge 14th Paris Cosmology Colloquium 2010: `The Standard Model of the Universe: Theory and Observations'
第14届巴黎宇宙学学术讨论会于2010年7月22日至24日在巴黎天文台举行,讨论宇宙的标准模型:来自WMAP 7、BICEP、QUAD、SPT、AMI、ACT、普朗克、QUIJOTE和赫歇尔的新闻;暗物质搜索和星系观测;相关理论和模拟。%的目标是合成、进展和澄清。P Biermann、D Boyanovsky、A Cooray、C Destri、H de Vega、G Gilmore、S Gottlober、E Komatsu、S McGaugh、A Lasenby、R Rebolo、P Salucci、N Sanchez和A Tikhonov在此介绍了他们在学术讨论会上的主要发言。拐点出现:LambdaWDM(温暖DM)出现令人印象深刻的LambdaCDM,其银河系规模的问题不断增加。H的总结和结论。J. de Vega,M. C. Falvella和N. G. Sanchez强调:(i)原始CMB高斯性得到证实。暴胀有效理论预测在下一次CMB观测的到达/边界线处张量与标量的比率为0.05-0.04,早期的快速滚动暴胀提供最低的多极萧条。SZ振幅小于预期:CMB和X射线数据一致,但群内模型需要修订和放松/非放松集群的区别。(ii)宇宙射线正电子过剩是由天体物理过程自然解释的,湮灭/衰变的暗物质需要越来越多的剪裁。(iii)核心(非尖)DM晕和暖(千电子伏尺度质量)DM越来越受到理…
2010-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints with CMB lensing on dark matter decays to massive decay products
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
利用CMB透镜效应约束暗物质衰变成两个较暖状态模型,发现DDM模型不被ΛCDM模型所偏好,且衰变产物速度受到严格限制。
2026-10-19 astro-ph.CO
Freeze-In Dark Matter from a sub-Higgs Mass Clockwork Sector via the Higgs Portal
发条机制允许极弱的弱相互作用和小质量尺度被理解为理论的结构。钟表机构的一个自然应用是暗物质产生的冻结机制。在这里,我们考虑一个希格斯门户冻结在暗物质模型的基础上的一个标量发条部门的质量尺度小于希格斯玻色子玻色子的质量。暗物质标量是发条扇区中最轻的标量。冻结的暗物质是由热希格斯玻色子衰变为发条式暗物质标量而产生的。我们表明,质量的暗物质标量通常是在1-10千电子伏的范围内,可能是温暖的,足以有一个可观察到的影响扰动增长和莱曼- $α$观测。发条希格斯门冻结模型有一个潜在的可观察到的对撞机现象,希格斯玻色子玻色子以长寿命的发条扇形标量对的形式衰减到丢失的能量,加上不同数量的夸克和轻子粒子-反粒子对的分布。不同数量的夸克和轻子对的分支比由发条扇区参数(发条标量$N$和发条电荷$q$)决定,因此如果观察到这样的希格斯衰变模式,可以通过实验确定。在最小标准模型可观测扇区的情况下,核合成和莱曼- $α$约束的组合可能会排除壳层上的希格斯衰变为发条标量,尽管壳层外的希格斯衰变仍然是可能的。壳层上希格斯粒子衰变为发条标量的过程,可以与标准模型在轻单重标量的简单扩展中的宇宙学约束相一致。
2018-12-05 astro-ph.CO hep-ph
The effects of the small-scale behaviour of dark matter power spectrum on CMB spectral distortion
经过无数的天文和实验研究,暗物质的精确粒子性质仍然是未知的。标准的弱相互作用大质量粒子(WIMP)暗物质,尽管成功地解释了宇宙的大尺度特征,但长期存在小尺度问题。在预复合时代,由Silk阻尼引起的宇宙微波背景(CMB)中的光谱失真允许人们访问一系列小尺度$0.3 \, {\rm Mpc} < k < 10^4 \, \rm Mpc^{-1}$的信息,其动力学可以使用线性理论精确描述。在本文中,我们探讨了使用丝绸阻尼引起的CMB频谱失真作为探针的小尺度功率的可能性。我们考虑了四个备选的暗物质候选者-暖暗物质(WDM),晚形成的暗物质,超轻轴子暗物质和带电衰变的暗物质,在所有这些模型中的物质功率偏离$Λ$ CDM模型在小尺度。我们计算这些替代模型的CMB的频谱失真,并比较我们的结果与$Λ$ CDM模型。我们发现,替代模型的主要影响是改变的牛顿势的子视界演化,影响CMB的光谱失真的后期行为。与$Λ$ CDM模型相比,$y$参数减少了几个百分点,这些模型的参数范围为:LFDM用于形成红移$z_f = 10^5$(7\%); WDM用于质量$m_{\rm wdm} = 1 \, \rm keV$(2\%); CHDM用于衰变红移$z_{\rm decay} = 10^5$(5\%); WDM用于质量$m_a = 10^{-24} \, \rm eV$(3\%)。我们还简要讨论了即将到来的CM…
2017-07-07 astro-ph.CO hep-ph
Mass assembly history and infall time of the Fornax dwarf spheroidal galaxy
我们使用宇宙学模拟,利用天炉座的恒星运动学特性来识别天炉座矮球状星系的暗物质次晕宿主候选者。我们考虑冷暗物质(CDM),暖暗物质(WDM),和衰变暗物质(DDM)模拟我们的模型的结构形成。CDM中的次晕候选物通常在z = 0处具有比WDM和DDM中的对应候选物更小的质量和更高的浓度。我们研究了在CDM模拟中确定的~ 100个天炉座候选subhalos的形成历史,并使用subhalos的近似光度-质量关系,我们发现其中两个subhalos与天炉座的光度和运动学都是一致的。这两个subhalo的峰值质量比它们的z = 0质量大10倍以上。我们认为,在CDM中,承载天炉座的暗物质晕必须被严重剥离质量,并且它在9 Gyr前进入银河系。在WDM中,我们发现与天炉座的性质一致的候选子晕具有相似的下沉时间和相似的质量损失程度,而在DDM中,我们发现较晚的下沉时间为3 - 4 Gyr前,质量损失明显较少。我们讨论了这些结果的背景下,天炉座恒星形成的历史,并表明,这些预测的subhalo的下降时间可以链接到不同的恒星形成淬火机制。这强调了暗物质的性质与驱动星系演化的机制之间的联系。
2015-09-22 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Unveiling the nature of dark matter with high redshift 21 cm line experiments
对中性氢的红移21厘米谱线的观测将为早期宇宙打开一扇新的窗口。通过影响星系际介质(IGM)的热和电离历史,湮灭的暗物质(DM)可以在21厘米的信号中留下可检测的印记。建立在公开可用的21厘米FAST代码,我们计算21厘米的信号为10 GeV的WIMP DM候选人。DM湮灭最显著的作用是比天体物理学的X射线源更早、更均匀地加热IGM。这在大尺度星系的红移演化中留下了几个明确的定性特征。($k\approx0.1$ Mpc $^{-1}$)21 cm功率振幅:(i)与IGM加热相关的局部最大值(峰值)可能低于其他最大值;(ii)加热峰值可能发生在IGM相对于宇宙微波背景(CMB)发射时;(iii)对应于IGM温度与CMB温度相当的时期,可能存在功率的急剧下降(全局最小值)。这些特征对天体物理学的不确定性是稳健的,并且将很容易被第二代干涉仪检测到。我们还简要地表明,衰变的温暖暗物质加热IGM的作用可以忽略不计。
2014-11-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Indirect Detection of eV Dark Matter via Infrared Spectroscopy
本文提出利用高分辨率红外光谱仪探测电子伏特级暗物质衰变产生的单色红外光子,并以WINERED和NIRSpec为例证明数小时观测矮椭球星系即可探测类轴子粒子暗物质,同时给出多普勒频移和银心搜寻等补充方案。
2025-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Euclid preparation. Sensitivity to non-standard particle dark matter model
Euclid巡天将结合弱引力透镜与星系成团性数据,约束四种非最小暗物质模型参数,灵敏度较当前提升两个数量级,为粒子物理暗区研究提供关键信息。
2024-06-26 astro-ph.CO