暗物质-质子相互作用有效理论的首个宇宙学约束

我们在为直接探测而发展的非相对论有效场论形式体系内，获得了暗物质与质子之间相互作用的首个宇宙学约束。对于有效理论中由入射粒子相对速度的不同幂次参数化的每个相互作用算符，我们利用Planck 2015宇宙微波背景（CMB）温度、偏振和透镜各向异性，为所有高于15 keV的暗物质质量设定了散射截面的上限。我们发现，对于与更强速度依赖性相关的相互作用，暗物质与重子保持热耦合的时间更长，但在与Planck观测相关的低温下相互作用强度被抑制，因而受约束较弱。与此同时，具有更强速度依赖性的截面在暗物质质量较小的极限下受到更严格的约束。在所有情况下，暗物质-质子散射的影响在CMB功率谱和小尺度物质功率谱中最为显著，因此我们期望借助地基CMB实验和星系巡天的数据，相对于当前限制取得实质性改进。