极轻子暗物质导致的基本常数变化对早期宇宙的约束

我们研究了与标准模型粒子呈二次耦合的极轻子暗物质（ULDM）。除了ULDM本身导致的小尺度能量抑制外，耦合作用导致基本常数随ULDM挥荡场值而变化。本文考察了因ULDM引起的时变型精细结构常数及电子质量的变化。这些变化修改了早期宇宙核合成（BBN）中轻元素丰度的预测，并影响了重组过程，从而影响宇宙微波背景（CMB）各向异性。我们利用CMB各向异性数据和原子挤压测量，对ULDM质量范围内的耦合变化进行约束。我们自洫地考虑了在BBN中修正的原始氦丰度对CMB功率谱的计算影响。我们发现，在存在基本常数变化的情况下，ULDM占总暗物质丰度的允许范围在质量$\lesssim 10^{-26}~\mathrm{eV}$时更受约束。此外，对ULDM质量$\lesssim 10^{-27}~\mathrm{eV}$的变分耦合，其约束比基于BBN中原始氦丰度的约束更为严格。根据本文的ULDM模型，基本常数的变化对从CMB数据推导出的哈勃常数没有显著影响，因此未能解决哈勃紧张问题。