利用再电离限制弦论轴子宇宙; 孤子并合与射电瞬变——暗光子暗物质的新观测窗口

尹孜文报告：轴子作为QCD强CP问题的可能解释以及可能的暗物质候选粒子，在众多标准模型的拓展模型中均有出现，包括一些超弦理论中会出现轴子宇宙(axiverse)，这些轴子质量可以跨越多个数量级存在，在早期宇宙的热浴中，这些轴子可以通过Primakoff冻入(freeze-in)机制产生，并可能在宇宙从复合(recombination)时期到再电离(reionization)时期之间的黑暗时代(Dark age)衰变为高能光子(MeV)电离中性氢从而改变宇宙再电离历史，并因此影响宇宙微波背景辐射的大尺度EE功率谱(CMB Low-l EE)。在本次报告中我将介绍最近与合作者的两个有关基于高斯回归过程对宇宙再电离历史的模型无关重建以及利用该结果首次对弦论多轴子衰变下相关模型及参数空间进行排除的系统工作。
张闳一报告：超轻暗光子可以形成稳定而致密的天体结构，具有宏观相干性，被称为孤子。当两个这样的孤子发生合并时，合并后的孤子可以通过一种称为参数共振的过程，将储存在暗物质中的能量迅速转化为射电光子。合并率随孤子数密度的平方迅速增长（并合率 ∝ 密度²），因此在超大质量黑洞附近——暗物质可能形成高密度尖峰分布的区域——最有可能产生可探测的射电爆发。我们利用现有观测中未发现此类窄带而剧烈的射电瞬变的事实，对模型参数施加了具体限制。对于暗光子质量对应射电频率范围（约 10⁻⁶–10⁻⁴ 电子伏特）的情形，目前的未探测结果表明，至多只有几个百分点的暗物质可以以孤子形式存在。或者，如果暗物质的大部分确实以孤子形式存在，那么暗光子与普通光子之间的耦合必须极其微弱。这些约束源自将理论预期的爆发速率与能量，与射电望远镜的观测覆盖参数和未探测到的结果进行比较所得到的结论。