单态标量衰变产生 keV 惰性中微子暗物质：基本概念与微妙特征

我们对早期宇宙中通过单态标量衰变产生 keV 惰性中微子暗物质（DM）进行了详尽且具说明性的研究。本研究侧重于对该产生机制提供一个清晰而全面的概述。我们首次在动量分布函数层面上研究了所有可能的区域，这些分布函数通过求解一组玻尔兹曼方程获得。这些量包含了产生过程的全部信息，使我们不仅能追踪暗物质生成的演化，还能考虑所有与能谱相关的约束，例如来自结构形成或避免过多暗辐射的限制。我们特别展示了，这种简单的产生机制根据所处区域的不同，可以导致强烈的非热暗物质能谱，甚至可能在动量分布中出现不止一个峰。这些情况可能对宇宙学结构形成产生特别有趣的后果，因为对其分析需要比使用自由流动视界的简单估计更精细的工具。在此，我们呈现了该机制涉及的所有概念和微妙之处，目前假设暗物质产生过程中相对论自由度的有效数目为常数，这一假设适用于参数空间的相当大一部分。这使我们能够推导出解析结果来支持详细的数值计算，从而得到迄今为止关于单态标量衰变产生 keV 惰性中微子暗物质的最全面图景。