BSFfast：早期宇宙中束缚态对湮灭效应的快速计算
高能物理 - 唯象学
2026-01-01 v1
摘要
在早期宇宙中，具有长程相互作用的新物理粒子的湮灭受束缚态形成（BSF）的极大影响。特别是，研究发现包含激发态束缚态会强烈降低暗物质丰度，并定性地改变相关的冻结动力学。虽然这些效应可以通过有效湮灭截面来捕捉，但其显式计算在数值上代价高昂，因此在 Boltzmann 求解器或参数扫描中重复使用是不切实际的。在本工作中，我们提出了 BSFfast，这是一个轻量级数值工具，可为一大类现象学相关模型提供预计算、列表化的有效 BSF 截面，包括高度激发的束缚态，并在适用时包含辐射束缚态-束缚态跃迁的完整网络。我们利用截面的标度关系来高效覆盖具有额外自由参数的模型，并提供了在 Mathematica、python 和 C 中的快速插值例程，以供 Boltzmann 求解器使用。作为示例，我们将 BSFfast 应用于具有带色介体的 superWIMP 情景，证明该工具能够实现原本在计算上不可行的现象学研究。该代码已在 GitHub 上公开发布。
引用
@article{arxiv.2512.23812,
title = {BSFfast: Rapid computation of bound-state effects on annihilation in the early Universe},
author = {Tobias Binder and Mathias Garny and Jan Heisig and Stefan Lederer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.23812},
year = {2026}
}
备注
23 pages + refernces, 6 figures