重生期产生的大质量自旋-2 粒子引力过程

我们研究了大质量自旋-2 暗物质候选者 $X_{\mu\nu}$ 在 perturbative 重生期通过引力产生的最小门户。暗子社会仅通过引力与可见子社会耦合，我们分析了两种不可避免的通道：（i）inflaton 基体湮灭，$\phi+\phi \to X+X$，以及（ii）热散射，${\rm SM}+{\rm SM}\to X+X$，两者均通过引力子交换。我们在质量为 $m_2$ 的自由大质量自旋-2 场的费里茨-帕利框架下，推导了引力子中介的振幅并对最终态进行完整的极化分解。以 $m_2$ 和重生期温度 $T_{\rm RH}$ 为变量，得到暗物质密度的解析表达式。在轻质量 regime $m_2 \ll m_\phi$（其中 $m_\phi$ 为在振荡期间的 inflaton 质量）下，产生主要由纵向（极化-0）模式主导：$2\to2$ 交叉截面按比例 $\sim (m_\phi/m_2)^4$ 增强，尽管仅通过引力耦合，仍可实现高效的暗物质生产。与较低自旋情况（自旋-$0$、$1/2$、$1$ 和 $3/2$）相比，大质量自旋-$2$ 生产在相同重生期历史下更为高效。在大多数参数空间中，inflaton 基体通道占主导产量，而热贡献则可忽略不计。避免过生产通常需要较低的 $T_{\rm RH}$ 或自旋-$2$ 质量接近阈值，$m_2 \lesssim m_\phi$。这将自旋-$2$ 门户置于与其他较高自旋在重生期情景中类似的地位，同时突显了极化-$0$ 模式和重生期历史在决定暗物质密度中的中心作用。