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CERN Accelerating science

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Report number arXiv:2406.18274 ; TTK-24-26
Title Euclid preparation. Sensitivity to non-standard particle dark matter model
Author(s)

Lesgourgues, J. (Aachen, Tech. Hochsch.) ; Schwagereit, J. (Aachen, Tech. Hochsch.) ; Bucko, J. (Zurich U.) ; Parimbelli, G. (Frankfurt U. ; Frankfurt U., FIAS ; ICE, Bellaterra ; Barcelona, IEEC ; Genoa U. ; SISSA, Trieste) ; Giri, S.K. (Zurich U. ; Nordita ; Royal Inst. Tech., Stockholm) ; Hervas-Peters, F. (AIM, Saclay ; Zurich U.) ; Schneider, A. (Zurich U.) ; Archidiacono, M. (Milan U. ; INFN, Milan) ; Pace, F. (Turin U. ; Turin Observ. ; IASF, Bologna ; OATo, Turin) ; Sakr, Z. (Heidelberg U. ; IRAP, Toulouse ; Orsay, IAS ; USJ, Beirut) ; Amara, A. (U. Surrey (main)) ; Amendola, L. (Heidelberg U.) ; Andreon, S. (Brera Observ.) ; Auricchio, N. (Bologna Observ.) ; Aussel, H. (AIM, Saclay) ; Baccigalupi, C. (SISSA, Trieste ; Arcetri Observ. ; INFN, Trieste ; IFPU, Trieste) ; Baldi, M. (U. Bologna, DIFA ; Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Bardelli, S. (Bologna Observ.) ; Bender, R. (Garching, Max Planck Inst., MPE ; Munich U.) ; Bodendorf, C. (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Bonino, D. (Turin Observ. ; IASF, Bologna ; OATo, Turin) ; Branchini, E. (Genoa U. ; INFN, Genoa ; Brera Observ.) ; Brescia, M. (Naples U. ; INFN, Naples ; Capodimonte Observ.) ; Brinchmann, J. (Porto U., Astron. Dept.) ; Camera, S. (Turin U. ; Turin Observ. ; IASF, Bologna ; OATo, Turin) ; Capobianco, V. (Turin Observ. ; IASF, Bologna ; OATo, Turin) ; Carbone, C. (IASF, Milan) ; Cardone, V.F. (Rome Observ. ; Rome U.) ; Carretero, J. (Madrid, CIEMAT ; Barcelona, IEEC) ; Casas, S. (Aachen, Tech. Hochsch.) ; Castellano, M. (Rome Observ.) ; Castignani, G. (Bologna Observ.) ; Cavuoti, S. (Capodimonte Observ. ; Naples U.) ; Cimatti, A. (Bologna U.) ; Colodro-Conde, C. (IAC, La Laguna ; Laguna U., Tenerife) ; Congedo, G. (Edinburgh U., Inst. Astron.) ; Conselice, C.J. (Jodrell Bank) ; Conversi, L. (ESRIN, Frascati ; ESA, Madrid) ; Copin, Y. (IP2I, Lyon) ; Courbin, F. (CERN ; Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Courtois, H.M. (IP2I, Lyon) ; Da Silva, A. (Lisbon U.) ; Degaudenzi, H. (U. Geneva (main)) ; De Lucia, G. (Arcetri Observ.) ; Di Giorgio, A.M. (INAF, IAPS, Rome) ; Douspis, M. (Orsay, IAS) ; Dubath, F. (U. Geneva (main)) ; Dupac, X. (ESA, Madrid) ; Dusini, S. (INFN, Padua) ; Farina, M. (INAF, IAPS, Rome) ; Farrens, S. (AIM, Saclay) ; Ferriol, S. (IP2I, Lyon) ; Fosalba, P. (Barcelona, Polytechnic U. ; CSIC, Catalunya) ; Frailis, M. (Arcetri Observ.) ; Franceschi, E. (Bologna Observ.) ; Fumana, M. (IASF, Milan) ; Galeotta, S. (Arcetri Observ.) ; Gillis, B. (Edinburgh U., Inst. Astron.) ; Giocoli, C. (Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Grazian, A. (Padua Observ.) ; Grupp, F. (Garching, Max Planck Inst., MPE ; Munich U.) ; Guzzo, L. (Milan U. ; Brera Observ. ; INFN, Milan) ; Haugan, S.V.H. (Inst. Theor. Astrophys., Oslo) ; Hoekstra, H. (Leiden Observ.) ; Holmes, W. (Caltech, JPL) ; Hook, I. (Lancaster U.) ; Hormuth, F. (U. Leipzig (main)) ; Hornstrup, A. (Denmark, Tech. U. ; Copenhagen U.) ; Ilić, S. (IJCLab, Orsay ; IRAP, Toulouse ; Orsay, IAS) ; Jahnke, K. (Heidelberg, Max Planck Inst. Astron.) ; Joachimi, B. (University Coll. London) ; Keihänen, E. (Helsinki Inst. of Phys.) ; Kermiche, S. (Marseille, CPPM) ; Kiessling, A. (Caltech, JPL) ; Kubik, B. (IP2I, Lyon) ; Kunz, M. (Geneva U.) ; Kurki-Suonio, H. (Helsinki U. ; Helsinki Inst. of Phys.) ; Laureijs, R. (European Space Agency) ; Ligori, S. (Turin Observ. ; IASF, Bologna ; OATo, Turin) ; Lilje, P.B. (Inst. Theor. Astrophys., Oslo) ; Lindholm, V. (Helsinki U. ; Helsinki Inst. of Phys.) ; Lloro, I. ; Mainetti, G. (CC, Villeurbanne) ; Maino, D. (Milan U. ; IASF, Milan ; INFN, Milan) ; Maiorano, E. (Bologna Observ.) ; Mansutti, O. (Arcetri Observ.) ; Marggraf, O. (Argelander Inst. Astron.) ; Markovic, K. (Caltech, JPL) ; Martinelli, M. (Rome Observ. ; Rome U.) ; Martinet, N. (Marseille, Lab. Astrophys.) ; Marulli, F. (U. Bologna, DIFA ; Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Massey, R. (Durham U.) ; Medinaceli, E. (Bologna Observ.) ; Mei, S. (APC, Paris) ; Mellier, Y. (Paris, Inst. Astrophys.) ; Meneghetti, M. (Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Merlin, E. (Rome Observ.) ; Meylan, G. (CERN ; Ecole Polytechnique, Lausanne) ; Moresco, M. (U. Bologna, DIFA ; Bologna Observ.) ; Moscardini, L. (U. Bologna, DIFA ; Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Munari, E. (Arcetri Observ. ; IFPU, Trieste) ; Nakajima, R. (Argelander Inst. Astron.) ; Neissner, C. (Barcelona, IFAE ; Barcelona, IEEC) ; Niemi, S.-M. (European Space Agency) ; Nightingale, J.W. (Newcastle upon Tyne U. ; Durham U., ICC) ; Padilla, C. (Barcelona, IFAE) ; Paltani, S. (U. Geneva (main)) ; Pasian, F. (Arcetri Observ.) ; Pedersen, K. (Aarhus U.) ; Percival, W.J. (Waterloo U., Math. Dept. ; Waterloo U.) ; Pettorino, V. (European Space Agency) ; Polenta, G. (ASI, Rome) ; Poncet, M. (CNES, Toulouse) ; Popa, L.A. (Bucharest, Inst. Space Science) ; Raison, F. (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Rebolo, R. (IAC, La Laguna ; Laguna U., Tenerife) ; Renzi, A. (INFN, Padua ; Padua U.) ; Rhodes, J. (Caltech, JPL) ; Riccio, G. (Capodimonte Observ.) ; Romelli, E. (Arcetri Observ.) ; Roncarelli, M. (Bologna Observ.) ; Saglia, R. (Munich U. ; Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Sánchez, A.G. (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Sapone, D. (Chile U., Beauchef) ; Sartoris, B. (Munich U. ; Arcetri Observ.) ; Scaramella, R. (Rome Observ. ; Rome U.) ; Schewtschenko, J.A. (Edinburgh U., Inst. Astron.) ; Schneider, P. (Argelander Inst. Astron.) ; Schrabback, T. (Innsbruck U.) ; Secroun, A. (Marseille, CPPM) ; Sefusatti, E. (Arcetri Observ. ; IFPU, Trieste ; INFN, Trieste) ; Seidel, G. (Heidelberg, Max Planck Inst. Astron.) ; Serrano, S. (Barcelona, Polytechnic U. ; Frankfurt U. ; Frankfurt U., FIAS ; ICE, Bellaterra ; Barcelona, IEEC ; IKERBASQUE, Bilbao) ; Sirignano, C. (INFN, Padua ; Padua U.) ; Sirri, G. (INFN, Bologna) ; Stanco, L. (INFN, Padua) ; Steinwagner, J. (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Tallada-Crespí, P. (Madrid, CIEMAT ; Barcelona, IEEC) ; Tereno, I. (Lisbon U. ; Lisbon Astron. Observ.) ; Toledo-Moreo, R. (Cartagena Politecnica U.) ; Torradeflot, F. (Barcelona, IEEC ; Madrid, CIEMAT) ; Tutusaus, I. (IRAP, Toulouse ; Orsay, IAS) ; Valenziano, L. (Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Vassallo, T. (Munich U. ; Arcetri Observ.) ; Veropalumbo, A. (Brera Observ. ; INFN, Genoa) ; Wang, Y. (Caltech) ; Weller, J. (Munich U. ; Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Zamorani, G. (Bologna Observ.) ; Zucca, E. (Bologna Observ.) ; Biviano, A. (Arcetri Observ. ; IFPU, Trieste) ; Boucaud, A. (APC, Paris) ; Bozzo, E. (U. Geneva (main)) ; Burigana, C. (INAF-IRA, Bologna ; INFN, Bologna) ; Calabrese, M. (Unlisted, IT ; IASF, Milan) ; Di Ferdinando, D. (INFN, Bologna) ; Vigo, J.A. Escartin (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Fabbian, G. (Cardiff U. ; New York U., CCPP) ; Farinelli, R. (Bologna Observ.) ; Gracia-Carpio, J. (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Mauri, N. (Bologna U. ; INFN, Bologna) ; Nucita, A.A. (Salento U. ; INFN, Lecce) ; Scottez, V. (Paris U. VI, GRECO ; Lille U.) ; Tenti, M. (INFN, Bologna) ; Viel, M. (IFPU, Trieste ; Arcetri Observ. ; SISSA, Trieste ; INFN, Trieste ; Salento U.) ; Wiesmann, M. (Inst. Theor. Astrophys., Oslo) ; Akrami, Y. (Madrid, IFT ; INFN, Pisa ; Case Western Reserve U.) ; Anselmi, S. (INFN, Padua ; Padua U. ; LUTH, Meudon) ; Ballardini, M. (Ferrara U. ; Bologna Observ. ; INFN, Ferrara) ; Bertacca, D. (INFN, Padua ; Padua U. ; Padua Observ.) ; Blot, L. (Tokyo U., IPMU ; LUTH, Meudon) ; Böhringer, H. (Garching, Max Planck Inst., MPE ; Munich U., ASC) ; Borgani, S. (Trieste U. ; IFPU, Trieste ; Arcetri Observ. ; INFN, Trieste) ; Bruton, S. (Minnesota U.) ; Cabanac, R. (IRAP, Toulouse ; Orsay, IAS) ; Calabro, A. (Rome Observ.) ; Cappi, A. (Bologna Observ. ; OCA, Nice, Lab. Lagrange) ; Carvalho, C.S. (Lisbon Astron. Observ.) ; Castro, T. (Arcetri Observ. ; INFN, Trieste ; IFPU, Trieste ; Salento U.) ; Chambers, K.C. (Inst. Astron., Honolulu) ; Contarini, S. (Garching, Max Planck Inst., MPE ; U. Bologna, DIFA) ; Cooray, A.R. (UC, Irvine) ; Davini, S. (INFN, Genoa) ; De Caro, B. (INFN, Padua ; Padua U.) ; de la Torre, S. (Beijing, GUCAS ; Marseille, Lab. Astrophys.) ; Desprez, G. (St. Mary's U., Halifax) ; Díaz-Sánchez, A. (Cartagena Politecnica U.) ; Di Domizio, S. (Genoa U. ; INFN, Genoa) ; Dole, H. (Orsay, IAS) ; Escoffier, S. (Marseille, CPPM) ; Ferrari, A.G. (Bologna U. ; INFN, Bologna) ; Ferreira, P.G. (Oxford U.) ; Ferrero, I. (Inst. Theor. Astrophys., Oslo) ; Finelli, F. (Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Fornari, F. (INFN, Bologna) ; Gabarra, L. (Oxford U.) ; Ganga, K. (APC, Paris) ; García-Bellido, J. (Madrid, IFT ; INFN, Pisa) ; Gaztanaga, E. (Frankfurt U. ; Frankfurt U., FIAS ; ICE, Bellaterra ; Barcelona, IEEC ; Barcelona, Polytechnic U. ; Portsmouth U., ICG) ; Giacomini, F. (INFN, Bologna) ; Gozaliasl, G. (Aalto U. ; Helsinki U.) ; Hildebrandt, H. (Ruhr U., Bochum) ; Hjorth, J. (Bohr Inst.) ; Munñoz, A. Jimenez (LPSC, Grenoble) ; Joudaki, S. (Portsmouth U., ICG) ; Kajava, J.J.E. (Turku U. ; ESTEC, Noordwijk) ; Kansal, V. (Australian Natl. U., Canberra ; Swinburne U. Tech., Hawthorn) ; Karagiannis, D. (Queen Mary, U. of London (main) ; Western Cape U.) ; Kirkpatrick, C.C. (Helsinki Inst. of Phys.) ; Legrand, L. (Sao Paulo, IFT) ; Libet, G. (CNES, Toulouse) ; Loureiro, A. (Stockholm U., OKC) ; Macias-Perez, J. (LPSC, Grenoble) ; Maggio, G. (Arcetri Observ.) ; Magliocchetti, M. (INAF, IAPS, Rome) ; Mannucci, F. (Arcetri Observ.) ; Maoli, R. (INFN, Rome ; Rome Observ.) ; Martins, C.J.A.P. (Porto U., Astron. Dept.) ; Matthew, S. (Edinburgh U., Inst. Astron.) ; Maurin, L. (Orsay, IAS) ; Metcalf, R.B. (U. Bologna, DIFA ; Bologna Observ.) ; Migliaccio, M. (Rome U., Tor Vergata) ; Monaco, P. (Trieste U. ; Arcetri Observ. ; INFN, Trieste ; IFPU, Trieste) ; Moretti, C. (SISSA, Trieste ; Salento U. ; Arcetri Observ. ; IFPU, Trieste ; INFN, Trieste) ; Morgante, G. (Bologna Observ.) ; Nadathur, S. (Portsmouth U., ICG) ; Walton, Nicholas A. (Cambridge U.) ; Patrizii, L. (INFN, Bologna) ; Pezzotta, A. (Garching, Max Planck Inst., MPE) ; Pöntinen, M. (Helsinki U.) ; Popa, V. (Bucharest, Inst. Space Science) ; Porciani, C. (Argelander Inst. Astron.) ; Potter, D. (Zurich U.) ; Reimberg, P. (Paris, Inst. Astrophys.) ; Risso, I. (Genoa U.) ; Rocci, P.-F. (Orsay, IAS) ; Sahlén, M. (Uppsala U. (main) ; Uppsala U. ; Unlisted, SE) ; Sereno, M. (Bologna Observ. ; INFN, Bologna) ; Simon, P. (Argelander Inst. Astron.) ; Spurio Mancini, A. (Royal Holloway, U. of London ; Mullard Space Sci. Lab.) ; Tao, C. (Marseille, CPPM) ; Tessore, N. (University Coll. London) ; Testera, G. (INFN, Genoa) ; Teyssier, R. (Princeton U., Astrophys. Sci. Dept.) ; Toft, S. (Copenhagen U. ; Bohr Inst.) ; Tosi, S. (Genoa U. ; Brera Observ. ; INFN, Genoa) ; Troja, A. (INFN, Padua ; Padua U.) ; Tucci, M. (U. Geneva (main)) ; Valieri, C. (INFN, Bologna) ; Valiviita, J. (Helsinki U. ; Helsinki Inst. of Phys.) ; Vergani, D. (Bologna Observ.) ; Verza, G. (New York U., CCPP)

Imprint 2024-06-26
Number of pages 31
Note 31 pages, 21 figures
Subject category astro-ph.CO ; Astrophysics and Astronomy
Accelerator/Facility, Experiment EUCLID
Abstract The Euclid mission of the European Space Agency will provide weak gravitational lensing and galaxy clustering surveys that can be used to constrain the standard cosmological model and its extensions, with an opportunity to test the properties of dark matter beyond the minimal cold dark matter paradigm. We present forecasts from the combination of these surveys on the parameters describing four interesting and representative non-minimal dark matter models: a mixture of cold and warm dark matter relics; unstable dark matter decaying either into massless or massive relics; and dark matter experiencing feeble interactions with relativistic relics. We model these scenarios at the level of the non-linear matter power spectrum using emulators trained on dedicated N-body simulations. We use a mock Euclid likelihood to fit mock data and infer error bars on dark matter parameters marginalised over other parameters. We find that the Euclid photometric probe (alone or in combination with CMB data from the Planck satellite) will be sensitive to the effect of each of the four dark matter models considered here. The improvement will be particularly spectacular for decaying and interacting dark matter models. With Euclid, the bounds on some dark matter parameters can improve by up to two orders of magnitude compared to current limits. We discuss the dependence of predicted uncertainties on different assumptions: inclusion of photometric galaxy clustering data, minimum angular scale taken into account, modelling of baryonic feedback effects. We conclude that the Euclid mission will be able to measure quantities related to the dark sector of particle physics with unprecedented sensitivity. This will provide important information for model building in high-energy physics. Any hint of a deviation from the minimal cold dark matter paradigm would have profound implications for cosmology and particle physics.
Other source Inspire
Copyright/License preprint: (License: CC BY 4.0)



 


 记录创建於2024-07-03,最後更新在2024-12-12


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