Snowmass2021 宇宙前沿白皮书：利用 DESI 获取暗物质约束的前景
宇宙学与河外天体物理
2022-07-04 v2 星系天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
尽管经过数十年的努力，直接探测实验尚未发现暗物质（DM）粒子。这导致人们对 Lambda CDM（LCDM）范式之外的替代方案以及替代性 DM 情景（包括模糊 DM、温 DM、自相互作用 DM 等）的兴趣日益增加。在许多此类情景中，DM 粒子无法直接探测，其性质约束只能借助天体物理观测获得。暗能量光谱仪（DESI）目前是宽视场巡天最强大的仪器之一。DESI 与 ESA 的 Gaia 卫星及未来观测设施的协同将产生规模和覆盖前所未有的数据集，从而能够在广泛的物理与质量尺度及红移范围内约束 DM。DESI 将通过探测约 100 万条 QSO 光谱获取直至 z~5 的莱曼-alpha 森林光谱，这将约束高红移低密度星系际气体和 DM 晕的成团性。DESI 将获取银河系（MW）及本星系群卫星中 1000 万颗恒星的径向速度，使我们能够约束其全局 DM 分布以及更小尺度上的 DM 分布。宇宙结构形成范式已通过模拟得到广泛检验。然而，迄今大多数模拟聚焦于无碰撞 CDM。替代 CDM 的模拟近来逐渐兴起但仍处于起步阶段。尽管在 LCDM 框架下有众多公开可用的大尺度箱体和 zoom-in 模拟，但目前尚无可比较的公开 WDM、SIDM、FDM 模拟。DOE 对公开模拟套件的支持将使社区更协调地努力将 DESI（及其他巡天）的观测与数值预测进行比较，并将极大推动 DM 科学。
引用
@article{arxiv.2203.07491,
title = {Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Prospects for obtaining Dark Matter Constraints with DESI},
author = {Monica Valluri and Solene Chabanier and Vid Irsic and Eric Armengaud and Michael Walther and Connie Rockosi and Miguel A. Sanchez-Conde and Leandro Beraldo e Silva and Andrew P. Cooper and Elise Darragh-Ford and Kyle Dawson and Alis J. Deason and Simone Ferraro and Jaime E. Forero-Romero and Antonella Garzilli and Ting Li and Zarija Lukic and Christopher J. Manser and Nathalie Palanque-Delabrouille and Corentin Ravoux and Ting Tan and Wenting Wang and Risa Wechsler and Andreia Carrillo and Arjun Dey and Sergey E. Koposov and Yao-Yuan Mao and Paulo Montero-Camacho and Ekta Patel and Graziano Rossi and L. Arturo Urena-Lopez and Octavio Valenzuela},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.07491},
year = {2022}
}
备注
Contributed white paper to Snowmass 2021, CF03; minor revisions