当冻结退出由非 Boltzmann 抑制引起时：简并暗 sector 的研究

数密度中的指数抑制或通常所称的暗物质的 Boltzmann 抑制，是在通常热冻结退出之前产生化学不平衡的关键要素。简并/准简并暗 sector 可经历数密度中不同的指数抑制，类似于放射性衰变定律，导致暗物质的延迟冻结退出机制，即所谓共衰变暗物质。本工作中，我们研究标准模型隐 U$(1)_{X}$ 扩展中热退耦简并暗 sector 的多组分暗物质动力学。我们通过求解四个耦合 Boltzmann 方程，计算经共衰变机制冻结退出的暗物质丰度。我们展示暗 sector 温度 $T^\prime$ 如何因各类 $3\rightarrow 2$ 与 $2\rightarrow 2$ 相互作用以及宇宙永恒膨胀而改变。我们发现 $3\rightarrow 2$ 相互作用通过在暗 sector 中产生高能粒子来提升 $T^\prime$，而过剩热量由 $2\rightarrow 2$ 相互作用传递至整个暗 sector。由于直接探测仅能通过微弱 portal 耦合实现，我们研究暗物质经一步级联过程湮灭产生的中微子与 $\gamma$ 射线信号，并将结果与 Super-Kamiokande 测得的大气中微子通量以及 Fermi-LAT、EGRET、INTEGRAL 合作组测得的弥漫 $\gamma$ 射线进行比较。我们发现当前情形对简并暗 sector 轻易规避所有现存大气中微子与弥漫 $\gamma$ 射线观测限制，但对准简并情形约束显著。