中文

具有结构场的分层暗结构:$Z_4$对称惰性双重态-单态实现及其对$S_8$张力的影响

高能物理 - 唯象学 2026-03-31 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

我们引入了具有结构场的分层暗区(Layered Dark Sectors with a Structuring Field, LDS-SF),这是一个结构化的宇宙学框架,其中多组份暗区的内部架构自然地产生了结构生长的尺度依赖性。在该框架中,特征尺度依赖性来源于暗区扰动矩阵的主导特征值λ(k)\lambda(k)。这种结构驱动的机制在保持标准Λ\LambdaCDM背景膨胀和广义相对论的同时修改了结构生长。我们在两组分暗物质Z4Z_4对称惰性双重态-单态模型(Z4Z_4-IDSM)中提供了该框架的最小实现。通过积分掉重的惰性双重态媒介子,我们推导出一个60 GeV单态暗物质候选者的接触相互作用有效场论(EFT)。这种相互作用宏观上表现为有效声速cs2c_s^2,我们将其映射到LDS-SF特征模演化。我们将该系统实现到CLASS玻尔兹曼代码中,采用了一个晚期激活函数,将晕的成团性质投影到线性扰动框架中。我们还使用micrOMEGAs计算了遗迹密度,以进一步检验可行参数的遗迹丰度预测。我们的数值分析表明,虽然该模型在复合时期与Λ\LambdaCDM不可区分,但它在晚期(z<10z<10)和小尺度(k>0.1 h/Mpck>0.1~h/\text{Mpc})引入了有针对性的物质功率谱抑制。与Planck CMB、BAO和增长率测量结果进行对比,我们发现三组耦合参数成功缓解了S8S_8张力,使预测振幅与KiDS-1000和DES的弱透镜数据达到1σ1\sigma一致。这项工作建立了LDS-SF作为一个数学自洽且观测上可行的标准宇宙学扩展。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.27096,
  title  = {Layered dark structure with a Structuring Field: A $Z_4$-symmetric Inert Doublet-Singlet realization and implications for the $S_8$ tension},
  author = {Marriam Naeem and Mohid Farhan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.27096},
  year   = {2026}
}

备注

21 pages, 39 figures. Published in Physica Scripta 101 (2026) 125301, DOI: 10.1088/1402-4896/ae4e6e