一种新的轻质热暗物质实现方案及其增强的探测前景
高能物理 - 唯象学
2024-11-21 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
约为 GeV 量级的轻质暗物质 (DM) 面临来自直接探测实验的较弱约束。如果 DM 强烈地耦合到一种轻质介质，可能实现可观测的直接探测速率。然而，这也会导致 DM 的热力学残留量因高效地向轻质介质湮灭而显著不足。我们提出一种新方案，即在 MeV 量级发生一次一级相变 (FOPT) 可通过在核化温度处急剧改变介质质量来恢复 GeV 量级的 DM 残留量。MeV 量级的一级相变预言会产生频率在纳赫兹量级的随机引力波，这在基于脉冲计时阵列 (PTA) 的实验中可被探测，例如 NANOGrav。除了增强直接探测速率之外，轻质介质还可能引起所需的 DM 自互作用，从而解决冷暗物质小尺度结构问题。该方案包含一种轻质标量介质及其与希格斯的混合，使其在不同的粒子物理实验中均可被验证。
引用
@article{arxiv.2405.17564,
title = {New realisation of light thermal dark matter with enhanced detection prospects},
author = {Amit Adhikary and Debasish Borah and Satyabrata Mahapatra and Indrajit Saha and Narendra Sahu and Vicky Singh Thounaojam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17564},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 9 captioned figures, matches version accepted for publication in JCAP