亚GeV暗物质与来自经典共形暗区的纳米赫兹引力波
高能物理 - 唯象学
2025-09-16 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
暗区中的强一级相变提供了对最近PTA检测到的纳米赫兹范围内随机引力波背景的引人注目的解释。我们探讨了是否存在一种相变在同一时间为稳定的费米子提供质量,这些费米子解释了观察到的暗物质丰度并导致实验室实验中的可测试效应。具体而言,我们考虑一个具有隐藏 规范对称性的经典共形暗区,其通过动力学混合与标准模型耦合。由于PTA信号需要在 MeV 温度范围内的相变,自发对称性破坏导致亚GeV暗物质候选体通过暗光子介导与标准模型耦合,并通过电子和暗希克斯玻色子的湮灭获得其余因果丰度。该情形受实验搜索暗光子和对相变后暗希克斯玻色子衰变的宇宙学约束的严格限制。我们指出,既然暗希克斯玻色子保持与标准模型处于平衡态,又或者它们解耦且仅在相变后很久才衰变,都可以找到可行的参数区域。在后者情况下,PTA信号和暗物质余因果丰度所偏好的参数区域可被未来的射流实验(搜索缺失能量)完全探索。
引用
@article{arxiv.2502.19478,
title = {Sub-GeV dark matter and nano-Hertz gravitational waves from a classically conformal dark sector},
author = {Sowmiya Balan and Torsten Bringmann and Felix Kahlhoefer and Jonas Matuszak and Carlo Tasillo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.19478},
year = {2025}
}
备注
33 pages, 12 figures + appendices; v2: figure names corrected; v3: version matched to journal (JCAP), using updated version of GW spectal shape