通过非热 flavon 门户产生暗物质

Froggatt-Nielsen（FN）机制为标准模型（SM）中确定的费米子质量层级和夸克混合矩阵元提供了一种吸引人的生成方式。此处我们通过将 FN 场（flavon）耦合到一个含有一个或多个暗物质粒子的暗 sector 来扩展它，这些暗物质粒子通过 flavon 产生而非热地依次产生。非热 flavon 产生通过 freeze-in 和场振荡高效地发生。我们在全局 $U(1)_{\textrm{FN}}$ 群的高能标破缺 $\Lambda$ 以及再加热温度 $T_R\ll \Lambda$（此时 flavon 始终处于非平衡）的区间内探索这一点。我们确定了满足暗物质遗迹丰度和其他宇宙学约束的 $T_R$ 和 flavon 质量的现象学可接受区域。在单组分暗物质情形下，我们发现高能标 $\Lambda$ 下 FN 荷的有效上限，即 $Q_{\rm FN}^{\rm DM}\leq13$。在多组分暗 sector 场景中，暗物质可以是宇宙时间尺度上有效稳定的最重暗粒子，或者也可以通过更重粒子的衰变依次产生。对于暗衰变发生在中间时间尺度（即 $t\sim 0.1- 10^{28}\,{\rm s}$）的场景，我们发现现有搜寻能有效探测有趣的参数空间区域。这些搜寻包括针对衰变的间接探针如 $\gamma$ 射线和中微子望远镜以及宇宙微波背景分析，还有来自 Lyman-$\alpha$ 森林的小尺度结构形成约束。我们评论了此类探针的未来前景，给出了预计灵敏度，并讨论了该场景如何能容纳宇宙学 $S_8$ 张力。