中性子暗物质场景中质量引力子的核合成约束
宇宙学与河外天体物理
2011-04-08 v1 高能物理 - 唯象学
摘要
在大爆炸核合成期间或之后，质量引力子衰变为中性子暗物质粒子和标准模型次级粒子可能会改变原初轻元素丰度。我们在此详细介绍了用于评估此类效应的一套新代码，包括基于PYTHIA的新处理方法，用于处理质量不稳定粒子（如引力子）强子衰变诱导的簇射演化。我们还发展了一种早期宇宙中非热强子传播的解析处理方法，并利用该方法推导出轻元素产生的解析估计，进而得到衰变粒子寿命和丰度的解析估计。然后，我们具体考虑了约束最小超对称标准模型（CMSSM）中不稳定质量引力子的情况。对于不同的可能引力子质量，我们给出了其衰变前可能原初丰度的上限，其中CMSSM参数沿最轻中性子提供所有天体物理冷暗物质密度的条带选取。对于小m_{3/2}，我们没有发现任何CMSSM解能解决宇宙学Li7问题。不考虑这一点，对于m_{1/2} ~ 500 GeV和tan beta = 10，其他轻元素丰度对m_{3/2} = 250 GeV至1 TeV施加的上限为m_{3/2} n_{3/2}/n_\gamma < 3 \times 10^{-12} GeV至< 2 \times 10^{-13} GeV，这在共湮灭和焦点点条带中相似，对于tan beta = 50则稍弱，特别是对于较大的m_{1/2}。对于较大的m_{3/2}，约束通常也会减弱，对于m_{3/2} > 3 TeV，我们发现在一个狭窄的m_{3/2} n_{3/2}/n_\gamma范围内（其值随m_{3/2}增加），Li7丰度与其他轻元素丰度勉强兼容。
引用
@article{arxiv.0907.5003,
title = {Nucleosynthesis Constraints on a Massive Gravitino in Neutralino Dark Matter Scenarios},
author = {Richard H. Cyburt and John Ellis and Brian D. Fields and Feng Luo and Keith A. Olive and Vassilis C. Spanos},
journal= {arXiv preprint arXiv:0907.5003},
year = {2011}
}
备注
74 pages, 40 Figures