无菌中微子暗物质、物质-反物质分离与 QCD 相变
高能物理 - 唯象学
2023-09-26 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
宇宙在几百 MeV 温度下可能包含足够小尺度的物质-反物质域，且不违背大爆炸核合成的成功预言。我们证明这一可能性增强了 keV 尺度无菌中微子的产生，并可能使其丰度与可观测的暗物质（DM）能量密度一致。我们提出，物质与反物质的分离——暂时形成宏观域，其中强子物质与夸克-胶子等离子体分别含有远超宇宙平均重子与轻子不对称的重子过剩与反重子过剩（反之亦然）——可能源于一级 QCD 相变。尽管格点研究提供了高温零重子数化学势下强子相与夸克-胶子等离子体相之间平滑交叉的证据，我们认为这些模拟未必排除相对较弱的一级相变。我们讨论了 QCD 相变中物质-反物质分离的若干情形以及各情形下 DM 无菌中微子的产生。其中一种可能性要求宇宙存在轻子不对称，其可小于均匀情形下 DM 正确丰度所需的值。
引用
@article{arxiv.2309.13376,
title = {Sterile Neutrino Dark Matter, Matter-Antimatter Separation, and the QCD Phase Transition},
author = {Mikhail Shaposhnikov and Alexei Yu Smirnov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13376},
year = {2023}
}
备注
38 pages, 6 figures