CMSSM 中基于 BBN 改进约束的 Gravitino 暗物质

在约束最小超对称标准模型的框架下，我们重新检查了 Gravitino 作为最轻超对称伴随物以及宇宙冷暗物质的候选者。与其他最近的研究不同，我们包括了来自等离子体中散射的热力学贡献以及冻结后中性子或 stau 衰变产生的非热力学贡献。相对于之前的分析 [1]，我们更新、扩展并大幅提高了对观察到的轻元素丰度对 BBN 期间附加能量释放的约束处理。假设 Gravitino 质量在 GeV 到 TeV 范围内，对于其他超对称参数的自然范围，中性子区域被排除，而对于更小的 Gravitino 质量值，中性子区域重新成为允许。Gravitino 暗物质丰度与 BBN 和 CMB 对冷暗物质的观察约束在 stau 区域的某些明确域内是一致的，但在大多数情况下，仅由于热力学贡献占主导地位。这意味着， Depending on the Gravitino 质量，需要较大的再热温度。如果 $\mgravitino>1$ GeV，则 $T_R>10^7$ GeV；如果 $\mgravitino>100$ keV，则 $T_R>3\times 10^3$ GeV。另一方面，来自 BBN 的约束意味着上限 $T_R \lsim {a few}x 10^8\times10^9$ GeV，这似乎与热力学夸克生成不一致。最后，大多数首选的 stau 区域对应于物理真空为伪真空。该场景在 LHC 处于部分探测范围内。