对撞机上具有位移信号特征的冻结入暗物质

暗物质 $X$ 可能由 TeV 尺度新物理在早期物质主导(MD)时期（结束于温度 $T_R \ll {\rm TeV}$）产生。与常规的辐射主导(RD)结果相比，冻结出和冻结入过程的产额都因熵产生的稀释而大大抑制，使得冻结出更不合理，同时允许用大得多的耦合强度实现成功的冻结入。冻结入主要由热浴中粒子 $B$ 的衰变 $B \rightarrow X$ 主导。对于相关宇宙学参数空间的很大一部分，产生观测到的暗物质丰度所需的衰变率会在 LHC 和未来对撞机上导致位移信号，这对于范围 ${\rm keV} < m_X < m_B$ 内的任意 $m_X$ 以及这些对撞机可触及的 $m_B$ 值均成立。这一结果适用于早期 MD 时期在常规暴胀之后出现（此时 $T_R$ 为通常的再加热温度）的情况，也适用于具有替代起源的普通 MD 时期。在前一种情况下，如果 $m_X$ 大到足以从运动学测量，则可以提取再加热温度 $T_R$。我们的结果独立于 $B \rightarrow X$ 的具体粒子物理实现，并且可以通过维度小于 8（或对于暴胀后(通用 MD)宇宙学为 4）的任意算符发生。一个有趣的例子由具有 TeV 尺度超对称和 GeV 至 TeV 质量轴子微子暗物质的 DFS 轴子理论给出，该理论在常规 RD 宇宙学中通常会过产生。如果 $B$ 是希格斯微子 $\tilde h$，则在位移衰变中出现 Higgs、W 和 Z 粒子：$\tilde h \rightarrow h \tilde a, Z \tilde a$ 以及 $\tilde h^\pm \rightarrow W^\pm \tilde a$。轴子物理的尺度 $f$ 被预言在 $(3\times10^8 - 10^{12})$ GeV 范围内，并且在该范围的很大部分上可以从衰变长度提取。