关于对称与非对称轻暗物质
高能物理 - 唯象学
2012-12-12 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们考察了质量 mX 在 1 MeV 至 10 GeV 范围内的热暗物质（DM）所受到的宇宙学、天体物理及对撞机约束。宇宙微波背景（CMB）观测对轻对称暗物质构成了严格限制，但如果暗物质遗迹密度具有足够的非对称性，则可以规避这些限制。CMB 约束要求当前的反暗物质与暗物质之比小于 2*10^{-6}（当 mX = 1 MeV 时）至 10^{-1}（当 mX = 10 GeV 时），假设电离效率因子 f ~ 1。我们确定了在满足遗迹密度约束的前提下实现这些非对称性所需的最小湮灭截面；这些截面大于通常的热湮灭截面。鉴于对撞机约束，此类湮灭截面只能通过引入轻媒介子来获得。这些轻媒介子可能引起显著的暗物质自相互作用，我们根据椭圆暗物质晕形状约束推导出了媒介子质量的下限。我们发现，晕形状要求当 mX = 1 MeV 时媒介子质量 mphi > 4 * 10^{-2} MeV，当 mX = 10 GeV 时 mphi > 40 MeV。我们将所有这些约束映射到直接探测中暗物质 - 电子和暗物质 - 核子散射截面的参数空间。对于暗物质 - 电子散射，参数空间的很大一部分已被束流倾倒实验和超新星冷却约束所排除。
引用
@article{arxiv.1111.0293,
title = {On Symmetric and Asymmetric Light Dark Matter},
author = {Tongyan Lin and Hai-Bo Yu and Kathryn M. Zurek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.0293},
year = {2012}
}
备注
21 pages, 6 figures; v2: journal version