感应共振使轻 sterile 中微子暗物质冷却

我们描述了由质量为 ${\cal O}(1)$ keV 的 sterile 中微子组成的暗物质的两个新产生机制。该模型包含一个轻标量场，其在早期宇宙中相干振荡并调制 sterile 中微子的 Majorana 质量。在模型参数空间的一个区域中，活跃与 sterile 中微子间的振荡被共振增强。该机制允许我们以与活跃中微子的小混合角产生 sterile 中微子暗物质，从而规避 X 射线约束。同时，所产生的暗物质能谱比等离子体中普通振荡的情形冷得多，开启了更低质量暗物质的窗口，否则该窗口会被结构形成考量所禁止。在模型参数空间的不出现共振的其他区域，另一机制可运作：大场抑制了活跃–sterile 振荡，但相反地，当有效费米子质量穿过零时，sterile 中微子由振荡标量场产生。此情形下暗物质组分是冷的，即便 1 keV 中微子也与宇宙结构形成一致。