暗物质与暗辐射的新理论:带电隐藏与手性相互作用

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"隐藏的带电暗物质和手性暗辐射" 这篇物理学文章发表在Physics Letters B773(2017)513–520上,由P. Koa, Natsumi Nagata 和 Yong Tang共同撰写。文章探讨了一个独特的暗物质模型,该模型假设暗物质(DM)与一种手性费米子相互作用,这些费米子存在于一个隐藏的SU(N)和U(1)规范相互作用框架中。这一理论是基于近期观测到的哈勃常数H0和普朗克卫星及其他测量之间可能存在差异的背景,这些差异主要体现在结构增长率σ8上。 在这个模型中,暗物质被设想为狄拉克费米子且在隐藏的SU(N)群下为单重态,同时还在U(1)规范对称性下带有电荷,使得它能够与手性费米子发生相互作用。当SU(N)群处于约束状态时,隐藏的夸克会形成冷凝物,自发破缺U(1)规范对称性,保留下来的离散对称性保证了暗物质的稳定性。同时,这个过程也会破坏风味对称性,导致Nambu-Goldstone玻色子的出现。 在限制尺度之上和之下,隐藏的U(1)规范玻色子和隐藏的夸克/Nambu-Goldstone玻色子构成了所谓的暗辐射(DR)。在N=2的特殊情况中,这些轻粒子的存在增加了中微子的有效数量,即δNeff ≃ 0.59,这有可能解释普朗克和哈勃太空望远镜在H0测量上的观测差异。 暗物质与暗辐射通过隐藏的U(1)规范相互作用持续散射,这个过程影响了物质的能量谱,从而降低了结构增长速率。这种相互作用可能是解决观测数据之间张力的关键机制,同时它也为理解宇宙早期阶段的物理提供了新的视角。 文章经过多次修订,最终于2017年8月24日被接受,并在9月5日在线发布。编辑为J. Hisano。此研究深化了我们对暗物质和暗辐射的理解,可能对未来的宇宙学模型和实验设计产生重要影响。