強結合暗黒セクターからの動力学的暗黒物質

DIENES Keith R.; DIENES Keith R.; HUANG Fei; SU Shufang; THOMAS Brooks

文献

J-GLOBAL ID：201702269873430712 整理番号：17A0575708

強結合暗黒セクターからの動力学的暗黒物質

Dynamical Dark Matter from strongly-coupled dark sectors

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資料名：
巻： 95 号： 4,Pt.A ページ： 043526.1-043526.28 発行年： 2017年02月
JST資料番号： D0748A ISSN： 2470-0010 CODEN： PRVDAQ 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

動力学的暗黒物質(DDM)は,暗黒物質(DM)物理の1つの枠組みで,暗黒セクターを構成する広汎な粒子種のアンサンブルが,それらの標準模型(SM)粒子崩壊幅と宇宙論的存在量の間で平衡化したものである。この枠組みのこれまでの研究は,余剰次元を有する理論におけるKaluza-Kleinタワーに主に動機付けられた,特別のクラスのDDMアンサンブルに焦点が当てられたきた。これらの理論では,暗黒状態の密度は,大雑把に質量の多項式としてスケールする。この論文では,アンサンブルを構成する粒子が,強結合暗黒セクターの閉じ込め相から生じる複合粒子から成るような,これまで未開拓のDDMアンサンブルのクラスを調べた。この種のアンサンブルでは,構成粒子の質量は明確なRegge軌跡に沿って存在し,アンサンブル内の状態密度は,複合粒子質量の関数として指数関数的に増大する。アンサンブルのこのHagedorn的性質は,ハドロン的共鳴,あるいは,I型ストリング理論のゲージ-中性バルク状態として自然に生じる。このようなアンサンブルの動力学を調べ,状態密度の指数的増大の下でさえ,崩壊幅と存在量間の適切なDDM的平衡が自然に生じることを示した。このようなアンサンブルの有効状態方程式も調べ,これらの状態方程式から直接従う,このようなアンサンブルへの模型独立な観測的制限のいくつかを調べた。一般に,このような制限は,付随する質量スケール,寿命,および存在量分布などのこれらのDDMアンサンブルの種々の性質間に相関を導入する傾向にある。例えば,これらの制限により,GeVスケールからPlanckスケールまで変化するエネルギースケールを有するDDMアンサンブルが許容されるが,現在の全暗黒セクターの宇宙論的存在量は,GeVスケールからPlanckスケールまでエネルギースケールが変化するとき,各スケールでのアンサンブル中の異なる状態数のスケール増大に伴う増加に従って広がっていなくてはならない。多くの他の相関および制限を議論した。

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宇宙論 , 素粒子と場の理論一般

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