宇宙学距离上的色散光传播：物质效应

搜寻宇宙学距离上光传播中的色散效应被视为对洛伦兹不变性破坏 (LIV) 和量子引力理论的敏感探测。同时发射的光脉冲之间依赖于频率的时间滞后可能标志着光子色散关系的修正；然而，物质赋予宇宙类似的色散折射率。我们构建了一个理论框架来分析此类效应，并将这些色散项与 LIV 模型中的项进行对比。我们考虑了所有物质，包括发光物质和暗物质。尽管暗物质 (DM) 唯一已知的相互作用模式是引力，但大多数暗物质模型也允许电磁相互作用，即使仅在微扰论的单圈水平上。一般而言，由物质引起的主导阶色散效应对于带电暗物质候选者随光子能量按 \omega^{-2} 缩放，对于中性暗物质候选者按 \omega^2 缩放。如果在拉格朗日量或系统层面存在宇称和电荷 - 宇称不对称性，折射率中可能出现线性于 \omega 的项。在此，我们计算了单圈水平下带微量电荷的暗物质候选者、Boehm 和 Fayet 引入的中性标量暗物质候选者以及 MSSM 的中微子 (neutralino) 的折射率。对于中性暗物质候选者，我们确定当光子能量超过 10^{29} GeV（远高于 GZK 截断）时，物质效应可与依赖于能量二次方的 LIV 效应相竞争。线性缩放于 \omega 的色散物质效应依赖于模型，其存在会导致圆双折射。