暴胀期施温格效应产生的超重暗物质

我们考虑一个简单设定：一个暗 sector 含有一个在阿贝尔 $U(1)_D$ 规范对称性下带电的暗电子。我们证明，如果与 $U(1)_D$ 相关的无质量暗光子在暴胀期间以形成经典暗电场的方式产生，那么即使暗电子质量很大，也会在暴胀接近结束时通过施温格效应产生暗电子-正电子对。对于足够大的暗电力，可以产生质量大于哈勃尺度的暗电子，它们在产生时以及整个宇宙演化过程中都是非相对论性的。对于质量在 $\sim$ 100 GeV 到 $10^{17}$ GeV 范围内、且比暴胀结束时的哈勃尺度大至多六个数量级的暗电子，它们可以解释今天的暗物质丰度，而在该尺度下纯引力产生是指数抑制的。我们考察了暗电子在其整个宇宙历史中不与暗光子热化的情形，并假设与可见 $U(1)$ 的动力学混合可忽略，因此它们也保持与标准模型热浴脱耦。因此，最终的暗物质遗迹丰度仅由初始的暴胀期施温格产生和再加热后的红移决定。