Unitarité liée à la matière noire : réchauffage à basse température

Tableau des liens

• Résumé et introduction
• Matrice S : l’unité et ses conséquences
• Annihilation de la matière noire et unitéarité liée
• Réchauffage à basse température
• Congélation avec réchauffage à basse température
• Sommaire et conclusion
• Remerciements et références

4. Réchauffage à basse température

où T correspond à la température du bain SM. Il s’ensuit que le taux d’expansion de Hubble H est donc

la densité d'entropie SM implique que la température du bain SM évolue comme

Cependant, il est intéressant de souligner que le scénario cosmologique standard n’est pas garanti et que des cosmologies alternatives auraient également pu se produire [121]. Dans la suite, nous nous concentrons sur les cas caractérisés par un réchauffage à basse température. Ce réchauffement pourrait correspondre à la période juste après la fin de l'inflation, ou à une période secondaire pendant laquelle une composante supplémentaire au-delà du rayonnement SM dominait la densité énergétique de l'univers. En particulier, deux scénarios seront examinés : l'un dans lequel la composante supplémentaire ϕ qui a dominé l'expansion de l'univers a une densité d'énergie qui se dilue plus rapidement que le rayonnement et ne se désintègre pas (c'est-à-dire un scénario de type kination), et l'autre où ϕ évolue en matière non relativiste et se désintègre en particules SM (c'est-à-dire un premier scénario dominé par la matière). Ces deux scénarios seront décrits ci-dessous.

4.1. semblable à la Kination

Dans ce scénario, l’univers était dominé par une composante ϕ dont la densité d’énergie se décale plus rapidement que le rayonnement libre [113], comme

avec n > 0. Un exemple typique de ce scénario correspond à la kination [122, 123], où n = 2. Cependant, des valeurs plus grandes pour n sont également possibles, apparaissant par exemple dans le contexte de l'ekpyrotique [124, 125] ou des scénarios cycliques [126-129].

où nous avons pris en compte le fait que, comme ϕ ne décroît pas, l'entropie SM est conservée et, par conséquent, la température SM suit l'échelle standard indiquée dans l'équation. (4.4).

4.2. Domination de la matière précoce

Il s’ensuit que le taux d’expansion de Hubble est

Après avoir réglé l'évolution du contexte, dans la section suivante, la dynamique du DM thermique dans de tels scénarios cosmologiques alternatifs, et en particulier l'impact sur la limite d'unitarité, sera soigneusement étudiée.

[4] Il convient de mentionner que, en général, la période non adiabatique aurait pu être précédée d'une période adiabatique à dominance ϕ, et d'une autre époque dominée par le rayonnement SM. Ici, cependant, nous supposons que le gel du DM se produit dans la période non adiabatique, de sorte que les étapes précédentes de l'univers ne jouent aucun rôle. Cela est vrai si ϕ est identifié à l'inflation ou simplement si l'ère non adiabatique est suffisamment longue.