非均匀结构存在下的暗光子暗物质
宇宙学与河外天体物理
2020-07-15 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
当暗光子质量等于环境介质的等离子体频率时，暗光子暗物质将共振转换为可见光子。在宇宙学语境中，此转变导致对周围气体极高效但短促的加热。该领域已有工作主要聚焦于理解这些共振转变在宇宙等离子体频率可视为完全均匀（即忽略电子数密度非均匀性）极限下的含义。本工作中我们关注非均匀结构存在下暗光子暗物质的加热含义（其对质量在 eV范围的暗光子尤为相关），强调非均匀能量注入的重要性，以及宇宙学观测对非均匀性本身的敏感性。更具体地，我们从Ly-森林推导了暗光子暗物质的修正约束，并显示非均匀性的存在使人能将约束扩展到均匀极限下可得范围之外的质量，同时仅轻微放宽其强度。我们随后对有望在再电离前测量中性氢21cm转变的近未来宇宙学巡天作灵敏度预估，并证明这些实验将极有助于提升对 eV附近质量的灵敏度，可能达数个量级。最后，我们讨论对再电离、早期恒星形成及晚期型谱畸变的含义，并展示那些本质对宇宙非均匀态敏感的探针可分辨轻暗光子特有的信号……
引用
@article{arxiv.2003.13698,
title = {Dark Photon Dark Matter in the Presence of Inhomogeneous Structure},
author = {Samuel J. Witte and Salvador Rosauro-Alcaraz and Samuel D. McDermott and Vivian Poulin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.13698},
year = {2020}
}
备注
v2: Published version. Added section 5.4 and one figure. Conclusions unchanged. v1: 30 pages, 11 figures. Ancillary file included to ease reproduction of bound