具有 $p$ 波 Breit-Wigner 增强湮灭的 GeV 尺度暗物质

我们考虑一种质量在 GeV 范围内的轻标量暗物质候选者，其 $p$ 波湮灭通过 Breit-Wigner 共振得到增强。湮灭实际上是通过质量几乎等于入射粒子质量的暗光子介导者在 $s$ 通道中进行的。我们计算了暗物质与原初等离子体之间发生动能退耦的温度，并表明包含动能退耦效应可以将暗物质残留密度降低数个数量级。对于从 200 MeV 到 5 GeV 的典型标量质量，在要求残留密度与宇宙学观测提取的值一致后，我们确定了暗光子与标量粒子及标准模型粒子耦合的允许值范围。随后，我们展示了 CMB 能谱的 $\mu$ 和 $y$ 畸变以及来自 XMM-Newton 的 X 射线数据对该模型构成了强烈约束，并排除了暗物质湮灭截面在小色散速度下被强烈增强的区域。来自直接探测搜索和加速器对暗光子搜索的约束提供了对该模型的互补探测。