辐射俘获跃迁至暗物质束缚态中的微扰幺正性破坏

我们研究了通过辐射俘获形成非相对论性暗物质粒子束缚态的过程，其中粒子间存在长程相互作用。初态散射态和末态束缚态由强度不同的库仑势描述，这适用于非阿贝尔规范相互作用或包含带电标量的理论。对于具有一般量子数 n 和 ℓ 的束缚态，我们给出了单极子、偶极子和四极子跃迁以及 ℓ=n-1 时任意多极子阶的束缚态形成（BSF）截面的闭式表达式。这使得我们能够研究在排斥势中初态所导致的 BSF 的显著增强。对于 ℓ=n-1≫1，我们证明了每个单一束缚态的 BSF 截面在某个临界初态速度附近违反了微扰幺正性界，并给出了基于经典轨迹平滑匹配的解释。当对所有可能的末态束缚态求和 BSF 截面时，在弱耦合非相对论描述的有效范围内，低于某个速度会出现幺正性破坏。我们将此幺正性破坏的根源归结为一种强相互作用效应，该效应源于不同强度库仑势中散射态与束缚态波函数之间“异常”大的重叠。