热退耦产生的速度依赖自相互作用暗物质及其直接探测检验
高能物理 - 唯象学
2020-03-18 v3 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
文献中考虑了很小一部分毫电荷暗物质（DM）以解释宇宙黎明处增强的 21-cm 吸收。此处我们关注 DM 主要成分为自相互作用暗物质（SIDM）的情形，其动机来自小尺度问题。为使 SIDM 的自相互作用从矮星系到星系团尺度均兼容，考虑了由轻标量 φ 介导的速度依赖自相互作用。对于费米子 SIDM Ψ，主湮灭模式 Ψ Ψ̄ → φ φ 是一个 p 波过程。早期宇宙中 SIDM ⇌ φ ⇌ 标准模型（SM）粒子的热转变对 φ 与 SM 粒子的耦合设定了下界，该下界已被 DM 直接探测排除，而此处我们考虑经毫电荷 DM 实现热平衡的 SIDM。对于 m_φ > 两倍的毫电荷 DM 质量，φ 可快速衰变并避免对大爆炸核合成的能量注入过剩。因此，φ–SM 粒子耦合可极其微小而规避 DM 直接探测。具有接触相互作用的弱相互作用大质量粒子（WIMP）–核散射图像对具有轻媒介子的 SIDM–核散射失效，本文探讨了一种方法，可将 WIMP 搜寻结果转化为直接探测中对 SIDM 的搜寻。
引用
@article{arxiv.1910.05633,
title = {Velocity-dependent self-interacting dark matter from thermal freeze-out and tests in direct detections},
author = {Lian-Bao Jia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.05633},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 6 figures, the accepted version