宇宙遗迹丰度与 $f(R)$ 引力

我们在 PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) 实验近期获得的数据框架下，回顾了 $f(R)$ 引力的宇宙学后果。该合作组报告了正电子事件的超额，这无法用传统宇宙学和粒子物理解释，通常归因于暗物质的存在（特别是弱相互作用大质量粒子）。PAMELA 数据的暗物质解释激发了对替代宇宙学模型（相对于标准宇宙学）的研究，因为它们预测哈勃膨胀率的增强，从而产生具有更大遗迹丰度的热遗迹。我们的分析表明，$f(R)$ 宇宙学可以解释质量量级为或小于 $10^2$ GeV 的暗物质遗迹粒子的 PAMELA 谜题，其适用区间为 $\rho^c \lesssim \rho^m$，其中 $\rho^c$ 为曲率密度，$\rho^m$ 为辐射密度。对于模型 $f(R)=R+\alpha R^n$，由此可得 $n\simeq 1$，且相对于广义相对论的微小修正确实可以解释实验结果。然而，一旦放宽大爆炸核合成 (BBN) 的约束，也可以考虑 BBN 之前的时期其他有趣的宇宙学模型。在这种情况下，PAMELA 数据可以通过更广泛类别的 $f(R)$ 模型进行拟合。