存在 SIMP 情况下的伪-FIMP 暗物质

伪弱相互作用大质子（pseudo-feebly Interacting Massive Particle, pFIMP）在双组分暗物质（dark matter, DM）情景中被提出，其中其与可见区（visible sector）的相互作用极弱，但与热力学浴伴侣（thermal bath partner）之间存在显著相互作用。在本文中，我们研究了pFIMP存在强相互作用大质子（Strongly Interacting Massive Particle, SIMP）时的可能性与动力学。我们的分析主要是模型无关的，通过求解耦合玻尔兹曼方程实现，其中暗物质-暗物质转换可忽略，符合纯SIMP-FIMP极限；随后考虑较大的暗物质-暗物质转换率，属于SIMP-pFIMP极限。我们还展示了最简单的模型，产生pFIMP-SIMP配置，包含两个在 $\mathbb{Z}_2\otimes \mathbb{Z}_3$ 对称性下被稳定的标量场，并探讨了在满足 relic 密度、unitarity 和自相互作用约束之后的可及参数空间。pFIMP在此类情况下难以被探测，但可能通过热力学暗物质环（thermal DM loop）实现探测——当SIMP通过轻介子（light mediator）与可见区相互作用时。