同类相食暗物质的参数域

我们考虑这样一种情形：暗物质的隐藏 sector 中仅有其自身，由具有明显或自发破缺的$\mathbb{Z}_2$对称性的实标量粒子构成，其温度与可见 sector 不同，$T' \neq T$。尽管文献中已研究过具有一般耦合的类似模型，但具有自发对称性破缺的模型特例构成了这些结果的一个非平凡极限，因为它在阈值处具有过程$k \rightarrow 2$（$k>2$）的树级振幅为零的特征，从而使得控制暗物质冻结出的截面速度被压低。我们仔细确定了该情形下热平均的暗物质湮灭截面，包括单圈修正与玻色–爱因斯坦统计的可能效应，同时我们还给出了在热暗物质候选者域中的结果，即$T'_\text{fo}/T$ 对 $m_\text{DM}$ 的图，其中$T'_\text{fo}$为退耦时的隐藏 sector 温度。我们表明，对于固定的四次方耦合，由于熵守恒，热候选者沿曲线$T'/T \propto m_\text{DM}^{-1/3 (1+\kappa)}$分布，具有反常标度$\kappa \sim \mathcal{O}(T'_\text{fo}/m_\text{DM}) > 0$。此外，我们证明该标度对一类广泛的同类相食DM情形均成立，无论有无对称性破缺。另外，我们还讨论了相关的宇宙学与天体物理约束。