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
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
Colder Freeze-in Axinos Decaying into Photons
我们指出，在超对称Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky模型中，7 keV的轴子暗物质（DM）可以同时再现3.5keV的X射线过剩，并且可以避开Ly-alpha森林数据的严格限制. Peccei-Quinn对称性破缺自然地产生具有最小SUSY标准模型粒子的轴子相互作用和RPV相互作用。RPV相互作用引入了轴子-中微子混合，并提供了轴子DM作为无菌中微子DM的变体，其衰变为单色光子可以通过X射线观测检测到。另一方面，Axinos是由热粒子的冻结过程以及无菌中微子的Dodelson-Widrow机制产生的。由此产生的相空间分布往往比费米-狄拉克分布更冷。晚期萨克逊衰变所产生的固有熵使axino更冷。线性物质功率谱甚至满足来自Ly-alpha森林数据的最新和最强的约束。
2017-07-07 astro-ph.CO hep-ph
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
Restrictions on the lifetime of sterile neutrinos from primordial nucleosynthesis
我们分析了质量在1-140 MeV范围内的衰变无菌中微子对原始氦-4丰度的影响，明确地解决了所有粒子种类的玻尔兹曼方程，考虑到中微子味振荡，并特别注意系统的不确定性。我们表明，氦丰度只取决于无菌中微子的寿命，而不是活跃的无菌混合的方式之间的味道分布，并推导出上界的寿命。我们还证明了Izotov和Thuan [arXiv：1001.4440]最近的结果，他们发现氦-4丰度的标准原始核合成值比预测的高2 σ，与等离子体中存在寿命为0.01-2秒的无菌中微子一致。这些粒子的衰变扰乱了（去耦的）中微子的光谱，并加热了光子，改变了中微子与光子的能量密度比，这可以解释为在复合时期有额外的中微子种类。
2012-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Exploring Ultralight Scalar Assistance in Sterile Neutrino Dark Matter: Cold Spectrum and Unusual X/Gamma-ray Signatures
本文提出超轻标量辅助的惰性中微子暗物质产生模型，通过低温抑制产生更冷功率谱，并预言三次方密度依赖的 X/γ 射线及单能中微子信号。
2023-09-12 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos as Hot or Warm Dark Matter
活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以为热暗物质（DM）提供服务。另一方面，keV的不育中微子可能是一个很好的候选人温暖的DM。β衰变（例如，H-3和Ru-106）和EC-衰变（例如，Ho-163）核被认为是最有希望分别捕获这些极低能中微子和反中微子的靶。计算了在不同的味混合方案下，残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或EC衰变背景的俘获率。我们强调，这种直接的实验室测量热或温暖的DM可能不是没有希望的长期。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Subdominant Dark Matter sterile neutrino resonant production in the light of Planck
很少有独立探测到能量为$\sim$ 3.5 keV的弱X射线线的报道。如果这个信号将被证实是质量为~7.1 keV的衰变DM无菌中微子的签名，那么宇宙学观测值应该与它的性质一致。本文耦合处理了无菌中微子共振产生方案中的弱退耦、原始核合成和光子退耦阶段，包括通过N_eff的额外辐射能量密度。我们计算的辐射和物质扰动，包括在膨胀的宇宙中的活性-无菌味转换的全共振扫描解决方案。我们证明了宇宙学测量与次主导DM不育中微子共振产生符合，参数如下（95 CL时的误差）：无菌中微子质量6.08 \pm 3.22 keV，混合角\sin^2 2 θ< 5.61 x 10^{-10}，每味轻子数L_4 = 1.23 \pm 0.04，无菌中微子质量分数f_v < 0.078。我们的结果与文献[62]中从线性大尺度结构约束中推导出的产生全暗物质密度的无菌中微子共振产生参数符合得很好。
2015-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Decaying dark matter in Draco
上下文无菌中微子是一种很好的暗物质候选者，可以在广泛的天体物理学场所进行搜索。以前已经表明，最佳的搜索策略是考虑属于银河系的矮星系。目标。我们寻找衰变暗物质的线发射。方法.我们分析公开可用的钱德拉X射线观测的矮星系天龙座。结果天龙座和空白天空（背景）的光谱在形状上几乎是相同的，这使我们可以得出结论：i）矮椭球体是研究暗物质X射线发射的理想选择，因为重子噪声非常低，ii）线发射的空间非常小，这导致了不育中微子的质量混合角参数空间的限制。我们比较标准的通量推导方法，一个非常保守的重组方法。由此产生的约束强烈依赖于所选择的方法。
2009-05-15 astro-ph.CO
Direct Detection of the Cosmic Neutrino Background Including Light Sterile Neutrinos
目前的宇宙学数据给出了一个有趣的线索，即亚电子伏特的惰性中微子的存在，它应该是宇宙中微子背景的一部分（C $ν$ B）。我们指出，这种轻的不育中微子可能会留下一个明显的印记，在电子能谱的捕获残余电子中微子的放射性β衰变核。我们研究了相对于活性中微子的无菌中微子的可能信号，其特征在于它们的质量和敏感的数量密度，在反应$ν^{}_e + ~^3{\rm H} \to ~^3{\rm He} + e^-$对相应的氚β衰变。我们强调，这种直接实验室检测C $ν$ B及其无菌成分的方法在长期内可能并非没有希望。
2010-07-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Production of Sterile Neutrino Dark Matter and the 3.5 keV line
最近观测到的一条能量为3.5 keV的X射线线主要来自星系团，这引发了一场关于我们是否可能看到了暗物质信号的讨论。如果得到证实，这个信号可能来自一个质量为7.1 keV的衰变无菌中微子。这样的粒子可以构成所有的暗物质，但尚不清楚它是如何在早期宇宙中产生的。在这封信中，我们表明，这是可能的区别不同的生产机制与当今的天文数据。最严格的限制来自莱曼-α森林，似乎不赞成所有的，但在文献中提出的主要产生机制之一，这是通过衰变的重标量单态的生产。确定产生机制将有助于确定X射线信号是否确实包含暗物质的间接探测。
2015-02-11 astro-ph.CO hep-ph
Searching for keV Sterile Neutrino Dark Matter with X-ray Microcalorimeter Sounding Rockets
亚轨道探空火箭上的高分辨率X射线光谱仪可以搜索产生X射线线的暗物质候选者，例如衰变的keV级无菌中微子。即使曝光时间和有效面积远小于XMM-Newton和Chandra观测，使用探空火箭进行的高分辨率、宽视场观测对衰变无菌中微子也具有竞争性的敏感性。我们分析了2011年由X射线量子量热仪观测到的一个子集，该仪器位于银河系坐标l = 165，b = -5，有效曝光时间为106秒，得到了7 keV中微子在95% CL时的无菌中微子混合角极限sin ^2（2 θ）<7. 2 e-10。在95\% CL下，通过Micro-X仪器对银河系中心进行300秒的观测，可以在sin ^2（2 θ）~ 2.1 e-11水平上获得更高的灵敏度，这为星系团中3.56 keV的多余中微子的无菌中微子解释提供了一个明确的检验。
2015-06-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Limits from the grave: resurrecting Hitomi for decaying dark matter and forecasting leading sensitivity for XRISM
本文利用Hitomi档案空白天空数据显著提升了对银河系内衰变暗物质的搜寻灵敏度，并预测XRISM全任务将在1–20 keV质量范围取得领先灵敏度。
2023-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sterile neutrino Dark Matter production from scalar decay in a thermal bath
我们计算了热等离子体中中性或带电标量场衰变产生单重态费米子的速率。我们发现，有相当大的热修正时，等离子体的温度超过质量的衰变标量。在衰变产物为相对论性的情况下，我们给出了温度校正的产生率的解析表达式。我们还研究了制度的非相对论性衰变产物的数值。我们的结果可以用来确定标量衰变中产生的暗物质粒子的丰度和动量分布。包含热修正有助于改善对暗物质粒子自由流动的预测，这对于测试给定模型与宇宙结构形成的兼容性至关重要。经过一些修改，我们的结果可以推广到标量衰变中其他暗物质候选者的产生。
2016-06-13 astro-ph.CO hep-ph
A deep search for decaying dark matter with XMM-Newton blank-sky observations
质量在keV范围内的无菌中微子是标准模型的良好扩展，可以解释观测到的中微子质量，同时也构成了宇宙的暗物质（DM）。如果无菌中微子是DM，那么它们可能会慢慢衰变为活性中微子和光子，从而有可能通过天体物理X射线数据集中的窄光谱特征来检测它们。在这项工作中，我们执行最敏感的搜索，以日期为这个和其他衰变DM的情况下，在质量范围从5至16千电子伏，使用档案XMM-牛顿数据。我们减少547 Ms的数据从MOS和PN仪器使用整个天空的观测，然后使用这些数据来寻找DM衰变的证据在银河系的环境晕。我们用远离银河系中心的数据确定仪器和天体物理基线，并使用高斯过程建模来捕获额外的连续背景贡献。没有证据表明，无关联的X射线线，导致我们产生最强的约束，以日期在此质量范围内的衰变DM。
2021-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter model favoured by reionization data: 7 keV sterile neutrino vs cold dark matter
在银河系、仙女座星系和一些星系团中发现的3.5keV微弱窄发射线的一种可能解释是由7keV的惰性中微子组成的暗物质。这种无菌中微子暗物质的另一个特征可能是早期宇宙中更少的电离源（与标准的"冷暗物质"（CDM）场景相比），这应该会影响宇宙的再电离。利用再电离的半解析模型，比较了CDM模型和两种不同的7 keV无菌中微子暗物质模型（与3.5 keV谱线解释为衰变的暗物质谱线一致）与再电离时期的观测结果（包括普朗克天文台的电子散射光学厚度的最终测量结果）。我们发现CDM和7 keV的无菌中微子暗物质都很好地描述了这些数据。无菌中微子暗物质的总体拟合质量略好于CDM（使用$Δχ^2 \simeq 2-3$），尽管不可能根据给定的观测结果对这些模型进行可靠的区分。
2018-11-07 astro-ph.CO
The role of the eROSITA all-sky survey in searches for sterile neutrino dark matter
我们首次研究了角自相关和互相关功率谱在宇宙X射线背景中鉴别无菌中微子暗物质的潜力。我们以即将发射的eROSITA卫星的性能为参考。主要的天体物理背景源对不育中微子衰变是活动星系核，星系的X射线双星，星系团。虽然不育中微子衰变总是次主导的自相关功率谱，它们可以有效地增强时，交叉相关的暗物质分布的示踪剂，如在2MASS目录中的星系。我们表明，计划为期四年的eROSITA全天空调查将提供足够大的光子统计数据，可能会产生非常严格的约束衰变寿命，使坚定地测试最近声称的3.56千电子伏的X射线线发现对几个集群和星系及其衰变的暗物质的解释。然而，我们也表明，为了充分利用潜在的eROSITA的暗物质搜索，它是至关重要的，以克服固有的散粒噪声限制星系目录作为示踪剂的暗物质分布。
2015-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”，建议新频率测量以提升寿命限制，并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Search Using Chandra Observations of Willman 1, and a Spectral Feature Consistent with a Decay Line of a 5 keV Sterile Neutrino
我们报告的搜索结果，从辐射衰减暗物质在钱德拉X射线天文台光谱的超微弱矮球状星系威尔曼1的发射线。在0.4-7 keV钱德拉带通的99%置信线通量上限推导和映射到一个允许的区域在不育中微子质量混合角平面，这是一致的，从朱雀X射线天文台和钱德拉观测的小熊座和天龙座矮椭球体最近的约束。通过拟合扣除粒子背景的源光谱，发现了一个明显超出连续谱的发射特征，表明存在一个窄的发射特征，能量为2.51 +/- 0.07（0.11）keV，通量为[3.53 +/- 1.95（2.77）] × 10^（-6）光子/cm ^2/s，置信度为68%（90%）。解释这作为一个无菌中微子辐射衰变的发射线，我们推导出相应的允许范围内的无菌中微子质量和混合角使用两种方法。第一种假设暗物质只由无菌中微子组成，第二种则放宽了这一要求。这一特征与5.0 +/- 0.2 keV的无菌中微子质量和窄范围内的混合角是一致的，中微子振荡可以产生所有的暗物质，冷却的中子星的无菌中微子发射可以解释脉冲星反冲，从而支持我们测量的统计和物理意义。
2010-05-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Breaking Be: a sterile neutrino solution to the cosmological lithium problem
所谓的“锂问题”，即假设标准核合成的原始$^7$ Li的理论丰度与从天体物理测量推断的值之间的不一致，可以通过非热BBN机制解决的可能性已经由几位作者进行了研究。特别地，已经表明，MeV质量粒子的衰变，例如，BBN之后衰变的无菌中微子不仅解决了锂问题，而且满足宇宙学和实验室的限制，使得这种情况值得进一步详细研究。在本文中，我们结合当前的数据，包括普朗克2015年测量的温度和偏振各向异性的CMB，光谱失真的FIRAS限制，天体物理测量的原始丰度和实验室的限制，约束模型的参数。我们发现质量为$M_S=4.35_{-0.17}^{+0.13}\,MeV$（在$95\%$ c.l.）的无菌中微子，衰减时间$τ_S=1.8_{-1.3}^{+2.5}\cdot 10^5\,s$（在$95\%$ c.l.）和初始密度$\bar{n}_S/\bar{n}_{cmb}=1.7_{-0.6}^{+3.5}\cdot 10^{-4}$（在$95\%$ c.l.）以CMB光子数密度为单位，完美地解释了预测和观测到的$^7$ Li原始丰度之间的差异。该模型还预测了在$95\%$ c.l.下，CMB解耦$ΔN_{eff}^{cmb}\equiv N_{eff}^{cmb}-3.046=0.34_{-0.14}^{+0.16}$时相对论自由度的有效数目的增加。所需的无菌中微子丰度与宇宙的标准热历史不相容，但可…
2016-11-02 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on light decaying dark matter candidates from 16 years of INTEGRAL/SPI observations
LAPTh, CNRS, USMB（LAPTh, 法国国家科学研究中心, 萨瓦大学）；GRAPPA Institute, University of Amsterdam（GRAPPA研究所, 阿姆斯特丹大学）；Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）
利用16年INTEGRAL/SPI数据和暗物质空间模板，研究轻于WIMPs的暗物质候选者（如 sterile neutrinos 或 axion-like particles）衰变至电磁辐射通道的约束，针对60 keV至16 MeV质量范围的双体衰变产生光子线的暗物质。
2025-12-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Towards Testing Sterile Neutrino Dark Matter with Spectrum-Roentgen-Gamma Mission
我们研究了SRG任务在寻找keV量级质量的无菌中微子暗物质辐射衰变为活性中微子和光子的前景。正在进行的SRG空间天文台全天空X射线勘测，利用ART-XC和eROSITA望远镜获取的数据，可以提供充分探索暗物质无菌中微子共振产生机制的可能性，该机制利用了轻子的不对称性。原始等离子体与大爆炸核合成的宇宙学极限一致。特别是，它表明，在为期四年的全天巡天结束时，eROSITA望远镜的灵敏度附近的3.5千电子伏线信号之前报告可以与XMM-牛顿与所有收集的数据，这将使一个进行另一个独立的研究可能的不育中微子衰变信号在这一领域。在低于$\approx2.4$ keV的能量范围内，对模型参数的预期约束可以显著强于用XMM-牛顿获得的约束。从ART-XC的数据，在能量范围约从5至20 keV，它可以得到更严格的约束比那些获得NuSTAR到目前为止。我们的结论是，SRG任务在测试不育中微子暗物质假设方面具有很高的潜力。
2021-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Non-Detection of X-Ray Emission From Sterile Neutrinos in Stacked Galaxy Spectra
我们进行了一个全面的搜索X射线发射线从不育中微子暗物质，最近声称的不明发射线的叠加X射线光谱的星系团和银河系和M31的中心。由于声称的发射线位于3.5 keV左右，我们专注于星系和星系群（掩盖了中心区域），因为这些物体发出的辐射非常少，高于$\sim 2$ keV，并提供了一个干净的背景，以检测发射线。我们开发了一种形式主义，最大限度地提高信号噪声衰减的暗物质发射线的加权每个X射线事件根据预期的暗物质配置文件。总共，我们检查81和89星系钱德拉和XMM-牛顿分别，总计15.0和14.6毫秒的积分时间。我们没有发现任何发射谱线的重要证据，这对质量在4.8-12.4 keV之间的不育中微子的混合角有很强的限制。特别是，如果Bulbul等人（2014）的3.57 keV特征是由于7.1 keV无菌中微子发射造成的，我们将在我们的两个样本中的$4.4σ$和$11.8σ$处检测到它。系统不确定性的最保守估计将这些约束减少到$4.4σ$和7.8 $σ$，或者让线能量在3.50和3.60 keV之间变化将这些约束分别减少到$2.7σ$和$11.0σ$。与以前的限制，我们的测量不依赖于模型的X射线背景或假设的对数斜率的中心的暗物质配置文件。
2015-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The case for decaying spin-3/2 dark matter
我们耦合一个不育中微子部门的自旋3/2粒子，并表明，与普朗克约化耦合，我们可以获得足够长的寿命，使自旋3/2粒子一个很好的暗物质的候选人。我们表明，这种暗物质候选者可以通过标准模型粒子的散射在暴胀再加热过程中产生。在合理的再加热温度值$T_{\rm RH} \gtrsim 10^{8}$ GeV下，得到了普朗克和其它实验测量所确定的残余丰度。我们考虑两种可能的规范不变耦合到扩展的标准模型。我们发现大范围的质量是可能的尊重其衰变率的实验极限。我们期待着以单色光子的形式出现的烟枪信号，其中可能含有单色中微子，这可以在不久的将来在IceCube和其他间接探测实验中进行探测。
2020-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Spectral distortion constraints on photon injection from low-mass decaying particles
宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变（SD）是研究粒子物理的有力工具。在这里，我们计算的失真信号从衰变粒子直接转换成光子在宇宙历史的不同时期，专注于注入能量$E_\mathrm{inj}\lesssim 20\,\mathrm{keV}$。我们提供全面的SD解决方案库，可用于研究各种粒子物理场景。我们使用{ \tt CosmoTherm}来计算SD信号，包括对宇宙电离历史和不透明度的影响。我们还考虑了黑体引起的受激衰减的影响，这可以修改注入历史显着。然后，我们使用COBE/FIRAS和EDGES的数据来约束衰变粒子的性质。我们探讨的情况下，这些提供了一个暗物质（DM）的候选人或仅构成DM的一小部分。我们补充SD约束与CMB各向异性约束，突出新的影响，在非常低的光子能量（$hν\lesssim 10^{-4}\,\mathrm{eV}$）注入。我们的模型无关的约束表现出丰富的结构，在寿命-能量域，包括注入能量$E_\mathrm{inj}\simeq 10^{-10}\mathrm{eV}-10\mathrm{keV}$和寿命$τ_X\simeq 10^5\,\mathrm{s}-10^{33}\mathrm{s}$。我们讨论了直接转换成两个光子的轴子和类轴子粒子的约束条件，修改了文献中现有的SD约束。我们的限制与其他限制的轴子质量$m_a c^2\gtrsim 27\,\mathrm{…
2022-08-16 astro-ph.CO hep-ph
Infrared Lines from Sterile-Neutrino Transition Magnetic Moments at JWST
National Institute of Technology Meghalaya（梅加拉亚邦国家技术学院）；University of Delhi（德里大学）
本研究利用JWST/NIRSpec空白天区数据，分析惰性中微子跃迁磁矩产生的红外谱线，推导了相关参数限制，还得到了对类戈德斯通玻色子耦合的灵敏度。
2026-08-19 astro-ph.CO
Decaying dark matter in dwarf spheroidal galaxies: Prospects for X-ray and gamma-ray telescopes
矮球状星系是暗物质占主导地位的系统，因此，理想的间接暗物质搜索。如果矮星系中的暗物质衰变为高能光子，它们将成为当前和未来几代X射线和伽马射线望远镜的良好目标。通过采用最新的估计密度分布的矮星系在银河系中，我们修改了估计的暗物质衰变率在矮星系中，我们的结果是更强大的，但比以前的估计弱。应用这些结果，我们研究了暗物质衰变的X射线和甚高能伽马射线望远镜，如eROSITA，XRISM，雅典娜，HAWC和CTA的可探测性。我们的预测表明，所有这些X射线望远镜将能够严格评估7千电子伏的无菌中微子衰变的索赔堆叠星系团和附近的星系。对于TeV衰变的暗物质，我们可以将其寿命限制为长于$\sim$ 10 $^{27}$-10 $^{28}$ s。我们还预测未来的矮星系，将新发现的维拉鲁宾天文台遗产调查的空间和时间，这将进一步提高预期的灵敏度暗物质衰变都在千电子伏和PeV的质量范围。
2021-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Was Entropy Conserved between BBN and Recombination?
我们测试大爆炸核合成和重组之间的熵守恒的假设，考虑一个大质量的粒子，衰变成光子和其他相对论物种的混合物。我们采用普朗克温度和偏振各向异性，COBE/FIRAS光谱失真的界限，和观察到的原始氘丰度约束这些衰变的情况。如果在$56\%$和$71\%$之间，衰变粒子的能量被转移到光子，那么复合时的$N_{\mathrm{eff}}$被最小程度地改变，并且仅普朗克数据就允许显著的熵注入。如果光子是通过衰变注入的，则光谱畸变边界的增加将粒子的衰变率限制为$95\%$置信水平（C.L.）下的$Γ_Y > 1.91\times10^{-6} \text{s}^{-1}$。我们发现，对衰变粒子的能量密度的约束显着增强的原始氘丰度的界限，允许粒子贡献最多$2.35\%$（$95\%$ C.L.）宇宙的能量密度。
2023-01-30 astro-ph.CO
Relaxing Cosmological Neutrino Mass Bounds with Unstable Neutrinos
目前，宇宙学观测对中微子质量尺度设定了最严格的界限。在标准宇宙学模型（$Λ$ CDM）中，普朗克合作报告$\sum m_ν< 0.12\,\text{eV}$的CL为95%。这个界限，从表面上看，排除了许多中微子质量模型。然而，不稳定的中微子，其寿命短于宇宙的年龄$τ_ν\lesssim t_U$，代表了一种粒子物理学途径来放松这一约束。出于这一事实，我们提出了中微子衰变模式的分类法，根据粒子含量和最终衰变产物对它们进行分类。考虑到相关的唯象边界，我们的分析表明，2体衰变中微子到BSM粒子是一个很有前途的选择放宽宇宙学中微子质量边界。然后，我们建立了一个简单的扩展I型跷跷板的情况下，通过添加一个无菌状态$ν_4$和Goldstone玻色子$ϕ$，其中$ν_i \to ν_4 \, ϕ$衰变可以松动的中微子质量边界到$\sum m_ν\sim 1\,\text{eV}$，而不破坏轻中微子质量产生机制。值得注意的是，这是可能的大范围的右手中微子的质量，从电弱到大统一尺度。我们成功地实现了这一想法的背景下，最小中微子质量模型的基础上的$U(1)_{μ-τ}$味对称性，否则在紧张局势与当前的约束$\sum m_ν$。
2021-09-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
