有限温度下暗物质 Sommerfeld 增强湮灭与束缚态衰变

对于由轻力载子介导吸引性自相互作用且存在束缚态的模型，传统的暗物质（DM）遗迹丰度计算依赖于对耦合的经典壳上 Boltzmann 方程系统的求解。这种理想化描述遗漏了力载子与其他带电相对论性粒子之间紧密耦合所导致的重要热效应。我们首次从非平衡量子场论出发，针对存在高温致密等离子体背景时的暗物质长程相互作用描述，给出了全面的从头推导。最重要的是，在热等离子体环境中散射态与束缚态发生强烈混合，这代表了与纯真空理论计算的特征性差异。本工作的主要结果是一个关于暗物质数密度的新颖微分方程，其形式显然独立于在有限温度下将何种状态解释为束缚态或散射态的选择。统一描述湮灭与束缚态衰变的碰撞项，一般而言对暗物质数密度具有非二次的依赖关系。这推广了通常用于描述冻结过程的常规 Lee-Weinberg 方程的形式。我们证明了在若干极限下，我们的通用数密度方程与已有文献结果一致。