軸子波色愛因斯坦凝聚對宇宙微波背景輻射的影響

《軸子波色愛因斯坦凝聚對宇宙微波背景輻射的影響》是依託華中科技大學，由楊嶠立擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：軸子波色愛因斯坦凝聚對宇宙微波背景輻射的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊嶠立
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

各種觀測和計算表明暗物質粒子是超出標準模型以外的新的基本粒子。許多新物理模型自然地包含暗物質的候選粒子,其中，由於理論的自洽性和統一性，超對稱模型和軸子模型最被人們看好。2009年以來,我們深入的研究了軸子模型，首創地提出冷暗物質軸子以玻色愛因斯坦凝聚的形式存在(PRL103:111301)，並可以此解決傳統宇宙學的一些疑難問題(PRL108:061304)。本項目將研究玻色愛因斯坦凝聚的冷暗軸子對微波背景輻射可能產生的觀測效應，希望藉此找到對暗物質的軸子模型和暗物質的超對稱粒子模型的有效判別方法。問題的關鍵在於：1、冷軸子和微波背景光子是否存在特殊的能動量交換；2、如果確實存在冷軸子和背景光子相互作用，是否能夠在宇宙微波背景多極距中留下特殊的印記，從而區分軸子暗物質和超對稱暗物質。

結題摘要

起源於misaligment機制的軸子，類軸子和暗光子已成為眾多暗物質模型中的一類重要的和非常有希望的候選粒子。本項目利用宇宙學的各種觀測，圍繞暗物質和微波背景輻射的反常，探討了可能的超越標準模型的物理模型，其中包括軸子和類軸子暗物質是否形成玻色-愛因斯坦凝聚，如果形成玻色凝聚，軸子和類軸子暗物質和傳統點狀暗物質粒子模型是否有宇宙學上可觀測可區分的效應。同時，我們推廣了所探討的範圍，考慮了同為misaligment機制產生的暗光子暗物質，提出了一個新的暗光子物質的探測方案，並且把類軸子/軸子和暗光子作為misaligment機制自旋為0和自旋為1的兩個特例，放入同一個框架中考慮，創新性的提出星系暗物質暈的衰變效應可觀測，並指出暗光子的三體衰變的能譜有明顯的尖峰。對於宇宙微波背景輻射偶極矩的反常，本項目也提出一個獨特的解釋，將偶極矩的反常和暴漲之前的宇宙弦拓撲缺陷的殘餘聯繫起來，給出了一個對微波背景偶極矩反常的自然和新穎的解釋。本項目已發表或待發表論文3篇 (arXiv:1509.00673; arXiv:1507.04672; Int.J.Mod.Phys. D24 no.13, 1545009)，The European Physical Journal C待修改論文一篇 (arXiv:1606.01492)，Physical Review審稿中論文一篇 (arXiv:1610.08378)，待投稿論文一篇 (arXiv:1612.03708)，待出版著作1本(Axion BEC, a model beyond CDM; World Scientific Publishing Company)。