BBN 对普适耦合超轻标量暗物质约束
高能物理 - 唯象学
2020-12-16 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
超轻标量暗物质可以通过普适耦合与所有有质量的标准模型粒子相互作用。此类耦合修改标准模型粒子质量并影响大爆炸核合成（Big Bang Nucleosynthesis）的动力学。我们建模暗物质的宇宙学演化，考虑环境对标量质量的修正以及大爆炸核合成的完整动力学。我们发现氦-4 丰度的精确测量对可用参数空间设定了严格约束，且这些约束受到暗物质环境质量和中子冻结动力学两者的强烈影响。此外，我们在爱因斯坦标架和约旦标架中均进行分析，后者使我们能将模型实现到数值大爆炸核合成代码中并分析附加轻元素。数值分析表明氦-4 的约束主导于氘，且对锂的影响不足以解决锂问题。与若干其它探测手段比较，我们发现大爆炸核合成对大部分参数空间设定了最强约束。
引用
@article{arxiv.2006.04820,
title = {BBN constraints on universally-coupled ultralight scalar dark matter},
author = {Sergey Sibiryakov and Philip Sørensen and Tien-Tien Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.04820},
year = {2020}
}
备注
23 pages + appendices and bibliography, 6 figures, v2: typos corrected, expanded discussion around eq. 4.5, published version