隐蔽矢量暗物质的热力学演化:传统 WIMP 与非传统 WIMP
高能物理 - 唯象学
2022-09-27 v6 宇宙学与河外天体物理
摘要
隐蔽暗物质居于隐 sector 内,并自湮灭为较轻的中介子,后者随后衰变到标准模型(SM)粒子。取决于中介子与 SM 的耦合强度,当温度降至中介子质量以下时,隐 sector 可能与 SM 热浴动力学退耦,因此冻出时的暗物质湮灭截面有可能被增强到高于弱相互作用大质量粒子(WIMP)的传统值。我们利用最简单的隐蔽矢量暗物质模型,从第一性原理出发对隐 sector 的热力学演化进行了全面研究。受银河系中心伽马射线超出观测的启发,我们取两组质量 ~O(80 GeV) 的暗物质与中介子作为示例来说明热力学。我们数值求解了隐 sector 数密度与温度演化的耦合玻尔兹曼矩方程。该形式可轻易推广到一般的隐蔽暗物质模型。我们表明,长寿命中介子可导致被增强的暗物质湮灭截面以解释 relic 丰度。我们进一步展示了能良好拟合银河系中心超出数据、且与当前界限及 LUX-ZEPLIN 预期灵敏度相容的参数空间。我们发现,矮球状星系的未来观测为探测与被增强暗物质湮灭截面相关、且 relic 所允许的大部分参数空间提供了有前景的触及能力。
引用
@article{arxiv.1905.09582,
title = {Thermodynamic Evolution of Secluded Vector Dark Matter: Conventional WIMPs and Nonconventional WIMPs},
author = {Kwei-Chou Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.09582},
year = {2022}
}
备注
51 pages, 15 figures; some typos and equations corrected