混合轴子/中性微子暗物质的暗辐射约束

近期对 WMAP9 数据的分析表明，暗辐射（由贡献于宇宙膨胀的额外中微子表观数量 \Delta N_{eff} 参数化）与标准模型一致，且在 95% 置信水平下上限约为 \Delta N_{eff} ~< 0.5。我们考虑了出现在 R 宇称守恒超对称 (SUSY) 模型中的混合轴子/中性微子冷暗物质情景，其中强 CP 问题通过强子轴子解决，并伴随有轴子 (a)/沙克森 (s)/轴微子 (\ta) 超多重态。我们的新结果包括改进的热轴子和沙克森产生计算，并包含了沙克森衰变为轴微子和轴子的效应。我们表明，如果沙克森主要是热产生的且 m_{LSP} < m_{\ta} \lesssim m_s，则上述关于 \Delta N_{eff} 的界限很容易满足。然而，如果沙克森产生的主导机制是通过相干振荡，则 WMAP9 数据对沙克森产生及其随后衰变为轴子提供了强有力的约束。此外，我们表明混合中性微子/轴子暗物质情景受到 WMAP9、BBN 和 Xe-100 联合约束的高度限制。特别是，对于所有 Peccei-Quinn 破缺标度值，具有标准中性微子暗物质过丰度的超对称模型均被排除。下一代 WIMP 直接探测实验或许能够发现或排除 $s\to aa$ 为 dominan 沙克森衰变模式的混合轴子 - 中性微子 CDM 情景。