来自冻结机制的轻 Axino：产生过程、相空间分布和 Ly-$\alpha$ 森林约束
高能物理 - 唯象学
2020-06-02 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
鉴于 3.5 keV 线超出，我们考虑在超对称 Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky (DFSZ) 模型中通过冻结机制产生 7 keV axino 暗物质（DM）。一般来说，从热浴中产生的这种 7 keV DM 的热性似乎与 Ly- 森林数据存在矛盾，尽管直接比较并非易事。这是因为 Ly- 森林约束通常报告的是传统热暗物质（WDM）的质量，其中隐含假设了 WDM 粒子退耦后热浴中发生大量熵产生。冻结机制产生的 axino DM 的相空间分布因产生过程而异，axino DM 可能缓解与严格 Ly- 森林约束之间的矛盾。通过求解 Boltzmann 方程，我们首先分别获得了由两体衰变、三体衰变和 2-2 散射产生的 axino 的最终相空间分布。约化的碰撞项和最终的相空间分布对于研究其他冻结机制场景也很有用。然后，我们计算了此类 axino DM 的最终线性物质功率谱，并将其与传统 WDM 的线性物质功率谱直接比较。为了展示现实的 axino DM 产生，我们考虑了 Higgsino 次轻超对称粒子（NLSP）和 wino NLSP 的基准点。在 Higgsino NLSP 的情况下，axino 的相空间分布比传统 WDM 情况更冷，因此可以通过超对称 DFSZ axion 模型中固有的 saxion 衰变产生的温和熵产生来规避最严格的 Ly- 森林约束。
引用
@article{arxiv.1707.06418,
title = {Light Axinos from Freeze-in: production processes, phase space distributions, and Ly-$\alpha$ forest constraints},
author = {Kyu Jung Bae and Ayuki Kamada and Seng Pei Liew and Keisuke Yanagi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.06418},
year = {2020}
}
备注
published version with appendix D added; typos corrected