超轻暗物质非绝热宇宙学产生

Nathan Herring; Daniel Boyanovsky; Andrew R. Zentner

doi:10.1103/PhysRevD.101.083516

超轻暗物质非绝热宇宙学产生

广义相对论与量子宇宙学 2020-04-13 v2 宇宙学与河外天体物理高能物理 - 唯象学高能物理 - 理论

作者: Nathan Herring , Daniel Boyanovsky , Andrew R. Zentner

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摘要

我们在最小假设集下研究超轻暗物质(ULDM)的非绝热宇宙学产生：一个自由的超轻实标量场作为暴胀期间的旁观者场处于其Bunch-Davies真空态，并瞬时再加热进入辐射主导时期。对于与引力最小耦合的(ULDM)场，非绝热粒子产生给出在低共动动量处峰化的分布函数 $\mathcal{N}_k \propto 1/k^3$ 。其红外行为是在暴胀期间轻最小耦合场红外增强的遗迹。我们获得完整的能量动量张量，明确展示其在绝热 regime 下与流体动力学张量的等价性，并提取丰度、状态方程和自由流动长度（物质功率谱中的截断）。取Planck对暴胀尺度的上限，(UDLM)在 $m \simeq 1.5\,\times 10^{-5}\mathrm{eV}$ 时饱和暗物质丰度，状态方程参数 $w \simeq 10^{-14}$ ，自由流动长度 $\lambda_{fs} \simeq 70\,\mathrm{pc}$ 。因此这种宇宙学产生的(ULDM)给出冷暗物质粒子。我们论证非绝热产生给出的丰度是任何将(ULDM)作为暗物质候选者评估中必须包含的通用(ULDM)和类轴子粒子的下界。

关键词

超轻暗物质非绝热产生暴胀 Bunch-Davies真空能量动量张量自由流动长度冷暗物质

引用

@article{arxiv.1912.10859,
  title  = {Non-adiabatic cosmological production of ultra-light Dark Matter},
  author = {Nathan Herring and Daniel Boyanovsky and Andrew R. Zentner},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.10859},
  year   = {2020}
}

备注

Discussion on isocurvature perturbations. To appear in PRD

超轻暗物质非绝热宇宙学产生

摘要

关键词

引用

备注

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