轻暗 sector 含暗辐射的联合 CMB 与 BBN 限制
高能物理 - 唯象学
2022-08-24 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
暗 sector 为热产生亚 GeV 暗物质提供了一个引人注目的理论框架，并推动了庞大的新加速器和直接探测实验计划。我们展示了利用宇宙微波背景(CMB)测量的有效中微子物种数 和宇宙大爆炸核合成(BBN)的 primordial 元素丰度来限制此类暗 sector 的能力。作为一个具体例子，我们考虑一个任意自旋的暗物质粒子，它通过一个有质量的暗光子与标准模型相互作用，并计入暗 sector 中任意数量的轻自由度。在所有暗物质自旋和暗光子质量下，我们在 95% 置信度排除了低于 4 MeV 的暗物质质量。这些界限与暗 sector 中额外的新的轻惰性自由度无关，且对于比当前实验限制低许多数量级的暗物质-电子散射截面也成立。随着未来 CMB 实验的开展，这些限制的强度只会继续提高。
引用
@article{arxiv.2109.03246,
title = {Joint CMB and BBN Constraints on Light Dark Sectors with Dark Radiation},
author = {Cara Giovanetti and Mariangela Lisanti and Hongwan Liu and Joshua T. Ruderman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.03246},
year = {2022}
}
备注
5+22 pages, 3+1 figures. Updated to match PRL version