低再加热温度下的中性微子与引力微子暗物质

我们考察了一种暴胀后再加热温度 $T_R$ 极低的情形，该温度可与普通弱相互作用大质量粒子（WIMP）的冻结温度相当甚至更低。在此情况下，暗物质残留丰度降低，从而缓解了宇宙不过度闭合这一要求通常带来的强约束。我们首先重新考察了再加热期间的冻结动力学。随后，我们采用贝叶斯方法研究了具有十个自由参数的最小超对称标准模型（MSSM）、约束最小超对称标准模型（CMSSM）以及次最小超对称标准模型（NMSSM）中以单态微子为主导的区域。在每种情况下，我们都发现了与通常考虑的高 $T_R$ 机制的显著偏离，这对直接探测暗物质搜索具有重要启示。在 MSSM 中，我们考察了高达约 5 TeV 的 WIMP 质量范围，发现整个质量范围内都存在纯中性微子（bino）暗物质区域，以及质量从标准高 $T_R$ 情景的约 1 TeV 值开始延伸至类似范围的希格斯微子（higgsino）暗物质区域。我们表明，纯中性微子的探测前景强烈依赖于 $T_R$，而希格斯微子在很大程度上可被未来的吨级探测器探测到。在标准情景中被排除的温诺微子（wino），若其质量大致高于 3.5 TeV 则再次成为允许状态，并且可以被探测到。在 CMSSM 中，纯中性微子和希格斯微子的质量范围受到更多限制，尽管探测前景保持相似。在足够低的 $T_R$ 下，NMSSM 模型中宽范围的以单态微子为主导的参数空间在宇宙学上变得允许。我们还研究了暴胀子直接衰变和级联衰变对暗物质残留密度的贡献。最后，我们考虑了引力微子作为暗物质的情形。我们发现来自过度闭合和大爆炸核合成（Big Bang Nucleosynthesis）的强限制，并推导出了依赖于引力微子质量及最轻普通超伴子性质的 $T_R$ 下限。