Investigation of CMB constraints for dark matter-helium scattering
Investigation of CMB constraints for dark matter-helium scattering
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暗物质-氦散射的 CMB 约束研究
DOI：
10.1103/physrevd.106.043510
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发表时间：
2022
影响因子：
5
通讯作者：
Moltner, Stacie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Boddy, Kimberly K.;Krnjaic, Gordan;Moltner, Stacie
我们研究早期宇宙中的暗物质-氦散射及其对宇宙微波背景 (CMB) 各向异性测量约束的影响。我们通过标量、赝标量或矢量介体描述了暗物质-核子相互作用的可能理论框架；这种相互作用会引起氢和氦的散射，其横截面对相对速度具有幂律依赖性。在这些框架内，我们考虑三种情况：暗物质仅与中子耦合、仅与质子耦合以及与具有相同强度的中子和质子耦合。对于这些不同的情况，我们使用 Planck2018 温度、偏振和透镜各向异性数据来限制暗物质质量在 10 keV 到 1 TeV 之间的氢和/或氦的暗物质散射。对于任何允许氦和氢散射且具有非负幂律速度依赖性的模型，我们发现氦散射主导着远高于质子质量的暗物质质量的约束。此外，我们对早期宇宙中主要/仅以氦散射的暗物质设置了第一个 CMB 约束。
We study dark matter-helium scattering in the early Universe and its impact on constraints from cosmic microwave background (CMB) anisotropy measurements. We describe possible theoretical frameworks for dark matter-nucleon interactions via a scalar, pseudoscalar, or vector mediator; such interactions give rise to hydrogen and helium scattering, with cross sections that have a power-law dependence on relative velocity. Within these frameworks, we consider three scenarios: dark matter coupling to only neutrons, to only protons, and to neutrons and protons with equal strength. For these various cases, we usePlanck2018 temperature, polarization, and lensing anisotropy data to place constraints on dark matter scattering with hydrogen and/or helium for dark matter masses between 10 keV and 1 TeV. For any model that permits both helium and hydrogen scattering with a non-negative power-law velocity dependence, we find that helium scattering dominates the constraint for dark matter masses well above the proton mass. Furthermore, we place the first CMB constraints on dark matter that scatters dominantly/exclusively with helium in the early Universe.
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DOI：
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发表时间：
2019-10
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
J. Torrado;A. Lewis
通讯作者：
J. Torrado;A. Lewis
影响因子：
5
作者：
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通讯作者：
Chris Kelso;J. Kumar;D. Marfatia;Pearl Sandick
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发表时间：
2014
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作者：
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S. Tulin
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2014
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M. Raggi