利用线强度映射探测暗物质衰变的策略
宇宙学与河外天体物理
2021-04-15 v3 高能物理 - 唯象学
摘要
暗物质的本质是自宇宙学诞生以来的一个长期谜团，可通过实验室或对撞机实验以及天体物理和宇宙学观测来研究。在这项工作中，我们提出了切实且高效的策略，利用线强度映射（LIM）实验探测暗物质衰变产生的辐射产物。该辐射对于 LIM 巡天所瞄准的原子和分子谱线将表现为线干扰体。暗物质辐射衰变贡献的最显著特征是：由于投影效应在 LIM 功率谱上产生额外各向异性，以及体素强度分布向更高强度变窄和偏移。我们预测了 LIM 巡天将能灵敏探测到的双光子衰变最小速率随暗物质质量（范围 eV）的变化，并讨论如何针对衰变为一个光子和一个其他粒子的暗物质重新解释此类结果。我们发现功率谱和体素强度分布都对暗物质贡献非常敏感，其中体素强度分布对大多数所考虑的实验更具前景。用轴子（axion）解释我们的结果，我们表明 LIM 巡天在探测其衰变产物方面极具竞争力，相较实验室和天体物理搜寻的灵敏度提高数个量级（取决于质量），特别是在 eV 质量范围。
引用
@article{arxiv.2012.00771,
title = {Strategies to Detect Dark-Matter Decays with Line-Intensity Mapping},
author = {José Luis Bernal and Andrea Caputo and Marc Kamionkowski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.00771},
year = {2021}
}
备注
14+3(app.)+4(refs.) pages, 7 figures and 3 tables. Colorbar of fig 1 corrected