Asymmetric Dark/Baryo Genesis

Abstract

In this work, we propose a model for which a comparable dark and baryonic matter energy density naturally arises. Based on Supersymmetry, we created a model where dark matter has an identical gauge structure and unification conditions at high energies as the Standard Model. We generalize the Affleck-Dine mechanism for Baryogenesis to be also responsible for the generation of Dark matter's number density, the Dark-genesis. We show that these sectors may have its number densities and masses to almost contra-balance with each other, resulting comparable energy densities in a natural way. We achieve this goal without requiring a mass or number coincidence between the sectors. This model may give rise to an asymmetric reheating, evading the constrains imposed by Primordial Big Bang Nucleosynthesis and the Cosmic Microwave Background. We present the dark-neutron as a dark matter candidate, capable of replicating the approximately spherical distributions, as presented by evidence of dark matter in galaxies. The viability conditions of the model are presented, imposing a subdominant abundance of the Lightest Supersymmetric Particle (LSP). Future measurements of the baryonic isocurvature perturbation power spectrum from observations of the Hydrogen 21cm line may become useful. Ater comparison with the corresponding matter isocurvature power spectrum presented by the Cosmic Microwave Background. These two observations might provide crucial information in order to test the model presented in this work.

Neste trabalho, propõe-se um modelo no qual densidades comparáveis de matéria escura e bariónica emergem naturalmente. Baseado em Supersimetria, é criado um modelo em que a matéria escura tem uma estrutura de gauge e condições de unificação a altas energias idênticas àquelas do Modelo Padrão. Generaliza-se o mecanismo de Affleck-Dine para a Bariogénese, de forma a ser também responsável pela "génese da matéria escura". Mostra-se que estes sectores podem tem massas e densidades populacionais que contrabalançam uma com a outra de forma a criar densidades de energia comparáveis nos dois sectores, sem necessitar de alguma coincidencia de massa ou número. Este modelo poderá dar lugar a um Reheating assimétrico, escapando às condições impostas pela Nucleossíntese Primordial e pela Radiação Cósmica de Fundo. Apresentamos como candidato à matéria escura o neutrão-escuro, capaz de replicar as distribuições aproximadamente esféricas apresentadas pela evidência de matéria escura nas galáxias. São apresentadas as condições de viabilidade do modelo, impondo uma abundância subdominante da LSP, a partícula supersimétrica mais leve. Medições do espectro de potência das perturbações de isocurvatura bariónica a partir de observações futuras da linha de 21cm do Hidrogénio poderão vir a ser úteis, após comparação com o espetro das perturbações de isocurvatura de matéria apresentadas na Radiação cósmica de fundo. Estas duas observações poderão trazer informações cruciais na testagem do modelo apresentado neste trabalho.