膜暴胀范式下的暗物质有效场论

在本文中，我们利用张标比（$r$），在 Randall-Sundrum 单膜（RSII）范式下，从暴胀有效场论出发研究了暗物质遗迹丰度的宇宙学和粒子物理约束。使用半解析方法，我们建立了暗物质遗迹丰度（$\Omega_{DM}h^2$）与原初引力波（$r$）之间的直接联系，这在 RSII 膜的有效场论框架内建立了暴胀与暗物质产生之间的精确联系。进一步假设有效场论的 UV 完备性在给定框架内完美成立，我们明确展示了 RSII 膜中的膜张力 $\sigma$、体质量标度 $M_5$ 和宇宙学常数 $\tilde{\Lambda}_{5}$ 在建立暗物质与暴胀联系方面起着最显著的作用，借此我们研究了由局域化的 $s$、$t$ 和 $u$ 道相互作用诱导的各种被介质质量标度压低的有效场论“相关算符”的特征。采取完全模型无关的方法，我们研究了该设定下暗物质湮灭的详尽树级费曼图列表，并且为了检验所得结果的一致性，我们进一步应用了最近观测的 Planck 2015 数据以及 Planck+BICEP2+Keck Array 联合数据集给出的约束。利用所有这些推导结果，我们展示了为了满足来自 Planck 2015 数据的 $\Omega_{DM}h^2=0.1187\pm 0.0017$ 界限，对于热平均湮灭截面 $\langle \sigma v\rangle\approx {\cal O}(10^{-28}-10^{-27}){\rm cm^3 /s}$，可以在 $0.01\leq r\leq 0.12$ 内对 $r$ 施加进一步的严格约束，这对于约束各种膜暴胀模型非常有用。