暗物质冻结产生中散射与禁戒衰变的比较
高能物理 - 唯象学
2023-07-26 v4
摘要
人们通常认为，相对于两体衰变，两体散射被更高阶的弱耦合所抑制。我们表明，当重粒子在热等离子体中由禁戒衰变产生时，这并非总是成立，此时散射与衰变具有相同阶的耦合。我们发现禁戒衰变与同阶散射之间存在简单而紧密的关系。为阐明这一点，我们考虑通过轻标量媒介子冻结产生重暗物质。我们指出，当使用玻尔兹曼（量子）统计时，在弱热耦合下禁戒衰变对暗物质 relic 密度的贡献可达 5%–24%（10%–39%），而如果热耦合远小，则散射通道的贡献可比禁戒衰变大数个数量级。这种散射与禁戒衰变之间的相对效应也可能存在于其他等离子体诱导过程中，例如右手手中微子暗物质的纯热生成，或轻子生成中的轻子不对称生成。
引用
@article{arxiv.2211.16802,
title = {Scattering versus Forbidden Decay in Dark Matter Freeze-in},
author = {Shao-Ping Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.16802},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 3 figures, version accepted for publication in PRD