一种宇宙学自洽的毫带电暗物质解及其可能的弦论起源用于解释EDGES反常

对EDGES数据的分析显示，在 $z\sim 17$ 处原子氢的红移21厘米线存在比标准 $\Lambda$CDM 模型预期更强的吸收信号。将该吸收信号解释为21厘米线的亮温度 $T_{21}$，在99%置信水平下给出振幅为 $-$500$_{-500}^{+200}$ mK，这与标准 $\Lambda$CDM 宇宙学给出的结果有3.8$\sigma$ 的偏离。我们提出了一个重子冷却的粒子物理模型，其中一部分暗物质位于具有 $U(1)$ 规范对称性的隐体系中，并由Stueckelberg机制混合可见与隐体系，隐体系由暗Dirac费米子和暗光子组成。Stueckelberg质量混合机制自动为隐体系暗费米子生成毫电荷，为使用毫带电暗物质通过与重子散射产生EDGES所观测到的重子所需冷却提供了理论基础。我们通过求解暗费米子与暗光子产额以及隐体系与可见体系热浴温度比的一组耦合方程，计算了毫带电暗物质的遗迹密度。对于重子冷却的分析，我们研究了重子与毫带电暗物质温度随红移演化的方程。我们展示了参数空间中与EDGES数据相一致的区间。我们注意到Stueckelberg机制在弦论中自然出现，而毫电荷的存在将指向其弦论起源。