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暗影中的光:原始黑洞让暗物质发光

高能物理 - 唯象学 2024-09-24 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

我们考察了通过探讨暗物质(dm)与原始黑洞(pbhs)之间新型相互作用来进行暗区过程间接探测的可能性。我们构想的基本场景是,环境dm是“休眠”状态的,即其与标准模型(sm)存在相互作用,但由于各种原因,无法实现与sm相关的信号。我们认为,具有活跃Hawking辐射(pbhs,与任何dm考虑无关)的存在可以充当催化剂,以克服上述瓶颈。中心观点是,pbhs会辐射所有类型的粒子,无论其是否属于标准模型(sm)或超出标准模型(bsm),只要其质量小于或等于其Hawking温度。这种辐射是“民主”的(考虑粒子自旋),因为其基于某种引力相互作用。特别是,环境dm(可能来自暗区)粒子被辐射照亮后,可能激活后者,使其产生可观测的sm信号。我们通过两个具体模型说明了这一通用机制。首先,我们考虑非对称dm,其特征是环境反dm不存在的,因而也不存在dm间接探测信号。在这种情况下,pbhs可以通过辐射反dm,然后与环境dm湮灭,以产生如光子等sm粒子。其次,我们考虑pbhs发射暗示子矢量玻色子,可激发环境dm进入更高能态(这种能态在其他情况下不存在),该更高能态随后湮灭回dm和光子。最后,我们展示了从asteroid质量的pbhs(当前以~O(Mev)温度辐射)在像AMego-x这类γ射线实验中可以获得可观测信号。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.13811,
  title  = {Light in the Shadows: Primordial Black Holes Making Dark Matter Shine},
  author = {Kaustubh Agashe and Manuel Buen-Abad and Jae Hyeok Chang and Steven J. Clark and Bhaskar Dutta and Yuhsin Tsai and Tao Xu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.13811},
  year   = {2024}
}

备注

19 pages + 3 appendices, 9 figures