原子暗物质的宇宙学

Francis-Yan Cyr-Racine; Kris Sigurdson

doi:10.1103/PhysRevD.87.103515

原子暗物质的宇宙学

宇宙学与河外天体物理 2013-06-05 v2 高能物理 - 唯象学

作者: Francis-Yan Cyr-Racine , Kris Sigurdson

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摘要

虽然为了确保成功的宇宙学演化，暗物质（DM）必须在宇宙极早期就与标准模型等离子体发生运动学退耦，但它可以与“暗辐射”浴保持耦合直到相对较晚的时期。实现这种场景的最小理论之一是原子暗物质模型，其中两个在新 U(1) 暗力下带相反电荷的费米子最初耦合到“暗光子”的热浴中，但最终复合成类似中性原子的束缚态并开始形成引力束缚结构。由于暗原子具有（暗）原子尺度的几何截面，该模型也提供了一个具有速度依赖截面的自相互作用暗物质的例子。此场景中的延迟运动学退耦预言了小尺度上 novel 的暗物质属性，同时保留了冷暗物质在大尺度上的成功。我们计算了捕捉该暗区热历史所需的原子物理过程，并表明需要对标准的原子氢计算进行显著改进。我们求解了控制该模型中宇宙学涨落演化的玻尔兹曼方程，并详细发现了原子暗物质场景对物质功率谱和宇宙微波背景（CMB）的影响。该场景在物质密度场上印刻了一个新的长度尺度，即暗声学振荡（DAO）尺度。该 DAO 尺度塑造了小尺度物质功率谱，并决定了晚期最小暗物质晕质量，该质量可能比典型 WIMP 场景中大几个数量级。该模型必然包含额外的暗辐射成分，这可能受到当前 CMB 实验的青睐，我们量化了区分原子暗物质场景与包含额外自由流动粒子的标准 $\Lambda$ CDM 模型的 CMB 特征。[节选]

关键词

原子暗物质暗辐射运动学退耦自相互作用暗物质暗声学振荡物质功率谱宇宙微波背景

引用

@article{arxiv.1209.5752,
  title  = {The Cosmology of Atomic Dark Matter},
  author = {Francis-Yan Cyr-Racine and Kris Sigurdson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1209.5752},
  year   = {2013}
}

备注

32 pages + appendices, 24 figure. References added in v2

原子暗物质的宇宙学

摘要

关键词

引用

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