隐扇区暗物质的宇宙学限制
宇宙学与河外天体物理
2012-03-29 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
我们探讨了宇宙学对一种暗物质粒子的模型无关限制,该粒子与标准模型没有显著相互作用,但与隐扇区中的其他粒子发生相互作用并热化。在不指定详细隐扇区粒子物理的情况下,我们通过湮灭截面、质量以及隐扇区与可见扇区的温度比来表征相关物理。虽然涵盖了标准冷弱相互作用大质量粒子(WIMP)情景,但我们不要求冻结过程是非相对论性的。相反,冻结也可能发生在暗物质粒子为半相对论性或相对论性时。我们求解玻尔兹曼方程,以找出隐扇区暗物质满足以下条件的参数空间:解释观测到的暗物质密度、满足暗物质相空间密度的Tremaine-Gunn界限,并具有与物质功率谱的宇宙学限制一致的自由流长度。我们表明,对于质量<1.5 keV,参数空间中没有区域能满足所有这些限制。对于任何暗物质主要成分曾具有有效相互作用的模型——即使它从未与标准模型达到平衡——这都是一个引力介导的暗物质质量下限。
引用
@article{arxiv.1012.4458,
title = {Cosmological Limits on Hidden Sector Dark Matter},
author = {Subinoy Das and Kris Sigurdson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1012.4458},
year = {2012}
}
备注
8 pages, 6 figures, 1 table; References added, Eq. 16 corrected, and appendix with surface of allowed dark-matter abundance added