分数暗物质衰变：宇宙学印记与观测限制

若暗物质中有比例为 $f_{\rm dcdm}$ 的部分以衰变率（或寿命倒数）$\Gamma_{\rm dcdm}$ 衰变为不可见且无质量粒子（所谓“暗辐射”），此类衰变将在宇宙学可观测量上留下独特印记。在充分考虑 Boltzmann 层级的情况下，我们计算了衰变所诱导的不仅对 CMB 的影响，还有对红移畸变与动力学 Sunyaev-Zel'dovich 效应的影响，同时基于引力势演化的评估给出了详细的物理解释。通过使用当前宇宙学数据并结合 Planck 2015、重子声学振荡与可改善限制的红移畸变测量，我们将短寿命 DM（假设 $\Gamma_{\rm dcdm}/H_0\gtrsim10^4$）的衰变 DM 比例 $1\sigma$ 上限从 $f_{\rm dcdm}\lesssim5.26\%$ 更新为 $f_{\rm dcdm}\lesssim2.73\%$。然而，对于长寿命 DM（即 $\Gamma_{\rm dcdm}/H_0\lesssim10^4$），RSD 数据未改善限制（$f_{\rm dcdm}\lesssim0.94\%$）。我们还发现分数 DM 衰变仅能轻微缓解 $H_0$ 与 $\sigma_8$ 张力，这与其他先前工作一致。此外，我们的计算表明未来的 kSZ 效应将提供对衰变 DM 进一步的限制能力。