암흑 물질에 결합된 단일성: 저온 재가열로 인한 동결

링크 표

• 초록 및 소개
• S-행렬: 단일성과 그 결과
• 암흑물질 소멸과 단일성의 경계
• 저온 재가열
• 저온 재가열로 인한 동결
• 요약 및 결론
• 감사의 말과 참고자료

5. 저온 재가열에 의한 동결

이 섹션에서는 DM 동결에 대한 두 가지 경우를 고려합니다. 첫 번째는 두 개의 DM 입자가 두 개의 SM 상태로 소멸되는 가시적 동결에 해당하며 총 열 평균 소멸 단면적 ⟨σv⟩입니다. DM 수 밀도 n의 진화는 볼츠만 방정식으로 설명할 수 있습니다[20]

5.1. 키네이션 같은

다음에서 Eqs. (5.6)과 (5.7)은 키네이션과 같은 우주론의 맥락에서 분석적으로 풀릴 것입니다. 편의상 dark 동결에 해당하는 경우부터 시작하겠습니다.

5.1.1. 어두운 동결

방사선 지배 시대에 동결이 발생하면 Eq. (5.7)은 DM 동결부터 오늘까지(즉, 온도가 낮고 따라서 x가 크다) 분석적으로 풀 수 있습니다.

관찰된 전체 DM 유물 밀도를 일치시키려면 다음이 필요합니다.

또는 재가열 중에 동결이 발생하는 경우

식에서 H의 두 가지 영역을 강조하기 위해 적분을 두 부분으로 분할했습니다. (4.6). 그러므로

5.1.2. 눈에 보이는 동결

Eq.에서 눈에 보이는 동결의 경우. (5.6)은 이전 하위 섹션에 제시된 동일한 절차에 따라 계산될 수 있습니다. 그러나 방정식에서 r = 2를 고정하여 이를 유도할 수도 있습니다. (5.10)과 (5.13)은 다음과 같다.

방사선이 지배하는 시대의 동결을 위해, 또는

재가열 중.

5.2. 초기 물질 지배

동결 온도는 식을 비교하여 추정할 수 있습니다. (4.8), (5.4) 또는 (5.5)는 다음과 같이 주어진다.

다음으로 Eqs에 대한 분석 솔루션이 제시됩니다. (5.16)과 (5.17)은 초기 물질이 지배하는 시나리오의 맥락에서 나타납니다. 편의상 dark 동결에 해당하는 경우부터 시작하겠습니다.

5.2.1. 어두운 동결

방사선 시대에 동결이 발생하면 Eq. (5.17) 또는 Eq. (5.7)은 식에 제시된 것이다. (5.10). 대신 재가열 기간 동안 발생하면 다음과 같은 결과가 발생합니다.

5.2.2. 눈에 보이는 동결

방사선 지배 중에 동결이 발생하면 Eq. (5.16)은 Eq. (5.14). 또는 재가열 중에 이러한 현상이 발생하면 대신

단순히 Eq.의 극한 r = 2에 해당합니다. (5.20).