原子暗物质扇区共振转换产生的宇宙微波背景辐射谱畸变

由原子组分（电子、质子和光子）构成的暗物质扇区为标准模型提供了一个动机良好的扩展，并为唯象学研究提供了多种途径。在这项工作中，我们探讨了在原始CMB谱畸变时期（$10^3 \lesssim z \lesssim 10^6$）暗光子与标准模型光子之间转换的影响。当两种光子种类的诱导热质量相等时，这些转换会共振增强，从而可能产生显著的畸变。为此，我们在早期时刻求解玻尔兹曼方程，以确定暗光子的（不可约的）冻结入或冻结出丰度。这一过程还使我们能够利用ACT DR6对有效辐射自由度数量（$N_{\rm eff}$）的约束，更新对一般性微电荷暗物质扇区的限制。通过模拟两个扇区热质量的演化，我们使用Landau-Zener形式计算了原初CMB畸变。我们发现，当暗电子和暗质子质量大致相似时（正电子素极限），来自COBE/FIRAS仪器的当前谱畸变数据能够排除新的参数空间区域。我们还预测了拟议中的FOSSIL卫星的约束，发现谱畸变也可用于探测参数空间中极低暗电荷区域，而这些区域难以通过其他方式研究。