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The Hubble tension: Relativistic dark matter production from long-lived particles

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Autor(es):
de Jesus, Alvaro S. ; Paixao, Matheus M. A. ; da Silva, Deivid R. ; Queiroz, Farinaldo S. ; Pinto-Neto, Nelson
Número total de Autores: 5
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Nuclear Physics B; v. 1014, p. 14-pg., 2025-05-01.
Resumo

The tension between direct measurements of the Hubble constant and those stemming from Cosmic Microwave Background probes has triggered a multitude of studies. The connection between cosmology and particle physics has shown to be a valuable approach to addressing the Hubble tension. In particular, increasing the number of relativistic degrees of freedom in the early universe helps alleviate the problem. In this work, we write down effective field theory describing relativistic dark matter production in association with neutrinos leading to a larger H0. We derive limits on the effective energy scale that governs this relativistic production of dark matter as a function of the dark matter mass for fermion, vector, and scalar dark matter fields. In particular, scalar dark matter particles are more effective in increasing the effective number of relativistic species. Also, if they have GeV scale masses, then the relativistic production of dark matter should be governed by Planck scale effective operators in order to alleviate the Hubble tension. (AU)

Processo FAPESP: 23/01197-4 - Focando em matéria escura no LHC.
Beneficiário:Yoxara Sánchez Villamizar
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 23/13126-4 - Estudo de setores escuros via física de neutrinos e aceleradores de baixas energias
Beneficiário:Álvaro Santos de Jesus
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 21/14335-0 - ICTP Instituto Sul-Americano para Física Fundamental: um centro regional para Física Teórica
Beneficiário:Nathan Jacob Berkovits
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais
Processo FAPESP: 18/25225-9 - Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo
Beneficiário:Sergio Ferraz Novaes
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais
Processo FAPESP: 21/01089-1 - Cherenkov Telescope Array: construção e primeiras descobertas
Beneficiário:Luiz Vitor de Souza Filho
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais