冻入、升温与冻出：可预测的非热暗物质与低质量直接探测

由轻（$\ll$ keV）弱耦合暗光子介导的冻入暗物质（DM）是新兴低质量直接探测项目的一个重要基准。由于这是仅有的可预测、可探测的冻入模型之一，我们研究了此类可检验性在其他情景中能多稳健地推广。为具体起见，我们详细研究了一类模型，其中 DM 与轻标量媒介耦合，并通过 Higgs-媒介混合获得冻入丰度。与暗光子不同（其热性质削弱了恒星冷却界限），标量对标准模型（SM）粒子的耦合受到强天体物理约束，这严重限制了可通过冻入产生的 DM 比例。虽然乍看可通过增大媒介-DM 耦合来补偿这一减少，但足够大的值最终会使暗 sector 内部热化并产生高效的 DM 湮灭为媒介粒子，从而耗尽冻入种群；仅有靠近 $\sim$ GeV 尺度的 DM 候选质量小窗口可容纳总观测丰度。由于其他轻媒介出现许多定性类似问题，我们发现通常难以实现仅由与 SM 粒子的可重整化相互作用产生的高活力冻入情景。我们也评论了若干可能规避这些结论的模型变体。