Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
134 tokens/sec
GPT-4o
10 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
47 tokens/sec
o3 Pro
4 tokens/sec
GPT-4.1 Pro
38 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Pro
28 tokens/sec
2000 character limit reached

Astrophysical Constraints on Decaying Dark Gravitons (2307.11048v3)

Published 20 Jul 2023 in hep-ph, astro-ph.CO, and hep-th

Abstract: In the dark dimension scenario, which predicts an extra dimension of micron scale, dark gravitons (KK modes) are a natural dark matter candidate. In this paper, we study observable features of this model. In particular, their decay to standard matter fields can distort the CMB and impact other astrophysical signals. Using this we place bounds on the parameters of this model. In particular we find that the natural range of parameters in this scenario is consistent with these constraints and leads to the prediction that the mean mass of the dark matter today is close to a few hundred keV and the effective size of the extra dimension is around $1 - 30 \;\mu\mathrm{m}$.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (40)
  1. K. R. Dienes and B. Thomas, Phys. Rev. D 85, 083523 (2012a), arXiv:1106.4546 [hep-ph] .
  2. K. R. Dienes and B. Thomas, Phys. Rev. D 85, 083524 (2012b), arXiv:1107.0721 [hep-ph] .
  3. L. J. Hall and D. Tucker-Smith, Phys. Rev. D 60, 085008 (1999), arXiv:hep-ph/9904267 .
  4. P. D. Serpico and G. G. Raffelt, Phys. Rev. D 71, 127301 (2005), arXiv:astro-ph/0506162 .
  5. S. Dodelson and F. Schmidt, Modern cosmology (Academic press, 2020).
  6. N. Cappelluti et al., Astrophys. J. 837, 19 (2017), arXiv:1702.01660 [astro-ph.HE] .
  7. M. Ajello et al., Astrophys. J. 689, 666 (2008), arXiv:0808.3377 [astro-ph] .
  8. C. L. Bennett et al. (WMAP), Astrophys. J. Suppl. 208, 20 (2013), arXiv:1212.5225 [astro-ph.CO] .
  9. L. Balkenhol et al. (SPT-3G),   (2022), arXiv:2212.05642 [astro-ph.CO] .
  10. S. K. Choi et al. (ACT), JCAP 12, 045 (2020), arXiv:2007.07289 [astro-ph.CO] .
  11. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A1 (2020), arXiv:1807.06205 [astro-ph.CO] .
  12. T. R. Slatyer, Phys. Rev. D 93, 023521 (2016), arXiv:1506.03812 [astro-ph.CO] .
  13. T. R. Slatyer, Physical Review D 87 (2013), 10.1103/physrevd.87.123513.
  14. U. Seljak and M. Zaldarriaga, Astrophys. J. 469, 437 (1996), arXiv:astro-ph/9603033 .
  15. T. Brinckmann and J. Lesgourgues,   (2018), arXiv:1804.07261 [astro-ph.CO] .
  16. T. R. Slatyer and C.-L. Wu, Phys. Rev. D 95, 023010 (2017), arXiv:1610.06933 [astro-ph.CO] .
  17. V. Khaire and R. Srianand, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 484, 4174 (2019), arXiv:1801.09693 [astro-ph.GA] .
  18. M. G. Hauser and E. Dwek, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 39, 249 (2001).
  19. C. Blanco and D. Hooper, JCAP 03, 019 (2019), arXiv:1811.05988 [astro-ph.HE] .
  20. A. Ibarra and D. Tran, Phys. Rev. Lett. 100, 061301 (2008), arXiv:0709.4593 [astro-ph] .
  21. D. Cadamuro and J. Redondo, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2012, 032 (2012).
  22. P. Gaikwad et al., Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 494, 5091 (2020), arXiv:2001.10018 [astro-ph.CO] .
  23. H. Liu, W. Qin, G. W. Ridgway,  and T. R. Slatyer, “Exotic energy injection in the early universe i: a novel treatment for low-energy electrons and photons,”  (2023a), arXiv:2303.07366 [astro-ph.CO] .
  24. H. Liu, W. Qin, G. W. Ridgway,  and T. R. Slatyer, “Exotic energy injection in the early universe ii: Cmb spectral distortions and constraints on light dark matter,”  (2023b), arXiv:2303.07370 [astro-ph.CO] .
  25. M. McQuinn, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 54, 313 (2016), arXiv:1512.00086 [astro-ph.CO] .
  26. K. Mori et al., The Astrophysical Journal 814, 94 (2015).
  27. J. Hong et al., The Astrophysical Journal 825, 132 (2016).
  28. A. K. Harding and D. Lai, Reports on Progress in Physics 69, 2631 (2006), arXiv:astro-ph/0606674 [astro-ph] .
  29. D. Hooper and K. M. Zurek, Physical Review D 77 (2008), 10.1103/physrevd.77.087302.
  30. S. Khalil and O. Seto, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2008, 024 (2008).
  31. D. Hooper and L.-T. Wang, Physical Review D 70 (2004), 10.1103/physrevd.70.063506.
  32. J. A. R. Cembranos and L. E. Strigari, Physical Review D 77 (2008), 10.1103/physrevd.77.123519.
  33. N. J. Craig and S. Raby, “Modulino dark matter and the integral 511 kev line,”  (2009), arXiv:0908.1842 [hep-ph] .
  34. D. P. Finkbeiner and N. Weiner, Physical Review D 76 (2007), 10.1103/physrevd.76.083519.
  35. M. Pospelov and A. Ritz, Physics Letters B 651, 208 (2007).
  36. P. H. FRAMPTON and T. W. KEPHART, Modern Physics Letters A 20, 1573 (2005).
  37. R. Laha, Physical Review Letters 123 (2019), 10.1103/physrevlett.123.251101.
  38. W. DeRocco and P. W. Graham, Physical Review Letters 123 (2019), 10.1103/physrevlett.123.251102.
  39. C. Keith and D. Hooper, Physical Review D 104 (2021), 10.1103/physrevd.104.063033.
  40. S. Hannestad and G. G. Raffelt, Phys. Rev. D 67, 125008 (2003), [Erratum: Phys.Rev.D 69, 029901 (2004)], arXiv:hep-ph/0304029 .
Citations (14)
View on Semantic Scholar

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Summarize Now