非标准热历史中暗物质的准退耦态
宇宙学与河外天体物理
2017-07-12 v2
摘要
当动量转移率等于宇宙膨胀率时，暗物质脱离与标准模型粒子的动理学平衡。在辐射主导的宇宙中，这本质上发生在暗物质与等离子体发生动理学退耦的同一时间。暗物质也可能在早期物质主导时代 (EMDE) 期间脱离与标准模型粒子的动理学平衡，这发生在宇宙的能量含量由衰变的振荡标量场或大爆炸核合成之前的半稳定大质量粒子主导时。到目前为止，人们一直假设 EMDE 期间的动理学退耦发生的方式与辐射主导时代类似。我们表明情况并非如此。通过研究暗物质温度的演化，我们确立了暗物质在 EMDE 期间的准退耦态，在此期间暗物质温度的冷却速度快于等离子体温度，但慢于暗物质完全退耦时的冷却速度。暗物质直到 EMDE 结束且宇宙变为辐射主导时才完全退耦。我们还将准退耦的判据扩展到其他非标准热历史，并考虑了准退耦如何影响暗物质的自由流动长度。
引用
@article{arxiv.1609.05927,
title = {Quasidecoupled state for dark matter in nonstandard thermal histories},
author = {Isaac Raj Waldstein and Adrienne L. Erickcek and Cosmin Ilie},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.05927},
year = {2017}
}
备注
8 pages, 2 figures: expanded discussion; updated to match published version