暴胀末期的矢量暗物质产生

已有研究表明，大质量矢量玻色子的纵模可由暴胀涨落产生并解释宇宙的暗物质含量。在本工作中，我们考察了通过暴胀子与矢量场强之间的耦合 $\phi F \tilde F$ 来产生横模的可能性。此类耦合导致 tachyonic 不稳定性及矢量场某一横极化的指数式产生，并在暴胀末期附近达到最大。产生时质量可忽略，矢量相干叠加形成暗电磁场。随着宇宙膨胀，暗电磁场的能量密度随后像辐射一样红移，直至其波长拉伸超过其康普顿波长。此后矢量变为非相对论性的，其能量密度像物质一样红移。我们表明，这些偏振横矢量可在 $\mu$eV 至数百 GeV 的质量范围内解释观测到的暗物质遗迹密度。我们还发现，相较于通过暴胀涨落产生纵模的机制，横模的 tachyonic 产生机制可容纳更大的矢量质量和更低的暴胀哈勃尺度。