題 目:利用再電離限制弦論軸子宇宙; 孤子并合與射電瞬變——暗光子暗物質(zhì)的新觀(guān)測(cè)窗口
時(shí) 間:2025年11月6日(星期四)9:00
主講人:尹孜文、張閎一
地 點(diǎn):立惠樓(第13教學(xué)樓)小階梯教室
主辦單位:物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
主講人簡(jiǎn)介:尹孜文,上海交通大學(xué)李政道研究所博士四年級(jí)研究生,導(dǎo)師為L(zhǎng)uca Visinelli和陳一帆。主要研究方向?yàn)檩S子以及超輕玻色子在宇宙學(xué)以及天體物理上的唯象學(xué)。
張閎一,上海交通大學(xué)李政道研究所的博士后研究員。主要研究方向是宇宙學(xué)和天體粒子物理,特別是暗物質(zhì)的理論和唯象學(xué)、暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)形成、新物理的天體物理探測(cè)、宇宙學(xué)中的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)等。
講座簡(jiǎn)介:
尹孜文報(bào)告:軸子作為QCD強(qiáng)CP問(wèn)題的可能解釋以及可能的暗物質(zhì)候選粒子,在眾多標(biāo)準(zhǔn)模型的拓展模型中均有出現(xiàn),包括一些超弦理論中會(huì)出現(xiàn)軸子宇宙(axiverse),這些軸子質(zhì)量可以跨越多個(gè)數(shù)量級(jí)存在,在早期宇宙的熱浴中,這些軸子可以通過(guò)Primakoff凍入(freeze-in)機(jī)制產(chǎn)生,并可能在宇宙從復(fù)合(recombination)時(shí)期到再電離(reionization)時(shí)期之間的黑暗時(shí)代(Dark age)衰變?yōu)楦吣芄庾?MeV)電離中性氫從而改變宇宙再電離歷史,并因此影響宇宙微波背景輻射的大尺度EE功率譜(CMB Low-l EE)。在本次報(bào)告中我將介紹最近與合作者的兩個(gè)有關(guān)基于高斯回歸過(guò)程對(duì)宇宙再電離歷史的模型無(wú)關(guān)重建以及利用該結(jié)果首次對(duì)弦論多軸子衰變下相關(guān)模型及參數(shù)空間進(jìn)行排除的系統(tǒng)工作。
張閎一報(bào)告:超輕暗光子可以形成穩(wěn)定而致密的天體結(jié)構(gòu),具有宏觀(guān)相干性,被稱(chēng)為孤子。當(dāng)兩個(gè)這樣的孤子發(fā)生合并時(shí),合并后的孤子可以通過(guò)一種稱(chēng)為參數(shù)共振的過(guò)程,將儲(chǔ)存在暗物質(zhì)中的能量迅速轉(zhuǎn)化為射電光子。合并率隨孤子數(shù)密度的平方迅速增長(zhǎng)(并合率 ∝ 密度2),因此在超大質(zhì)量黑洞附近——暗物質(zhì)可能形成高密度尖峰分布的區(qū)域——最有可能產(chǎn)生可探測(cè)的射電爆發(fā)。我們利用現(xiàn)有觀(guān)測(cè)中未發(fā)現(xiàn)此類(lèi)窄帶而劇烈的射電瞬變的事實(shí),對(duì)模型參數(shù)施加了具體限制。對(duì)于暗光子質(zhì)量對(duì)應(yīng)射電頻率范圍(約 10??–10?? 電子伏特)的情形,目前的未探測(cè)結(jié)果表明,至多只有幾個(gè)百分點(diǎn)的暗物質(zhì)可以以孤子形式存在?;蛘?,如果暗物質(zhì)的大部分確實(shí)以孤子形式存在,那么暗光子與普通光子之間的耦合必須極其微弱。這些約束源自將理論預(yù)期的爆發(fā)速率與能量,與射電望遠(yuǎn)鏡的觀(guān)測(cè)覆蓋參數(shù)和未探測(cè)到的結(jié)果進(jìn)行比較所得到的結(jié)論。