저온 재가열 시나리오에서 암흑물질에 결합된 단일성: 요약 및 결론

~에 의해 Cosmological thinking: time, space and universal causation 3m2024/05/25

너무 오래; 읽다

본 논문에서 연구자들은 비표준 우주론을 고려하여 산란 단위성을 사용하여 열 암흑 물질 질량의 상한선을 설정했습니다.

featured image - 저온 재가열 시나리오에서 암흑물질에 결합된 단일성: 요약 및 결론

이 문서는 CC 4.0 라이선스에 따라 arxiv에서 볼 수 있습니다.

저자:

(1) 뉴욕 대학교 아부다비의 Nicolas Bernal;

(2) 파르타 코나르(Partha Konar), 물리 연구실;

(3) 수딥타 쇼(Sudipta Show), 물리 연구실.

링크 표

6. 요약 및 결론

은하 내부에 암흑 물질(DM)을 유지하기 위한 드브로이 파장의 요구 사항과 항성 은하단의 안정성은 각각 DM 질량의 하한 및 상한을 제공함으로써 DM에 대해 허용되는 넓은 질량 범위를 제공합니다. DM의 일부 속성을 지정하면 질량 범위를 더욱 좁힐 수 있습니다. 흥미롭게도 초기 우주에서 DM의 열 생산을 지정함으로써 모델과 무관한 상한선을 설정할 수 있습니다. 관찰된 DM 풍부도와 산란 매트릭스에서 부분파의 단일성은 함께 DM 질량의 상한선을 설정합니다. 주로, 일반적인 숫자 변화 과정 2 → r에 대한 비탄성 단면의 상한은 광학 정리, 행렬 요소 및 과정에 대한 탄성 산란 단면의 도움으로 유도될 수 있습니다. 그 후, 세부 균형 원리를 적용하여 r → 2 공정에 대한 열 평균 단면을 얻을 수 있습니다. 마지막으로, 열 평균 단면의 단일성 경계는 유물 밀도 제약 조건을 충족하는 DM 질량의 상한으로 변환됩니다. 2 → 2 및 3 → 2 DM 소멸 과정에 허용되는 최대 DM 질량은 각각 약 130 TeV 및 1 GeV인 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이러한 경계는 입자 물리학 모델에 의존할 뿐만 아니라 우주의 우주론적 진화에도 크게 의존하며 우주가 소위 "표준 우주론적 시나리오"를 따를 경우에만 유효합니다.

대신, 이 기사에서는 저온 재가열을 특징으로 하는 비표준 우주론적 설정에서 DM 질량 결합을 탐구합니다. 특히, 우리는 i ) 초기 우주가 자유 복사보다 빠르게 희석되는 에너지 밀도를 갖는 유체에 의해 지배되는 키네이션 유사 시나리오와 ii ) 에너지 밀도를 갖는 구성 요소가 존재하는 초기 물질 지배 시나리오에 중점을 둡니다. 이는 비상대론적 물질이 초기 우주를 지배하고 결국 SM 입자로 붕괴됨에 따라 확장됩니다.

첫째, 우리는 표준 방사선 지배 그림에 비해 관찰된 DM의 풍부함을 포화시키기 위해 더 큰 열 평균 소멸 단면적을 요구하는 키네이션과 같은 우주를 연구합니다. 이 경우 동결이 일찍 발생하기 때문입니다. 결과적으로 DM 질량의 상한은 표준 사례보다 더 엄격해집니다. 예를 들어, 재가열 온도가 (빅뱅 핵합성 시대의 시작에 해당하는) 몇 MeV만큼 낮은 경우 DM 질량 m ≲ 130 TeV의 일반적인 한계는 WIMP의 경우 몇 TeV로 줄어들 수 있습니다.

마치기 전에, 초기 우주의 진화는 거의 알려져 있지 않다는 점을 강조하고 싶습니다. 우주팽창의 끝부터 물질-방사선 평등까지 표준모델 복사가 지배하는 우주에 대한 표준 가정과, 아주 초기에 팽창이 지배하는 우주에서 복사가 지배하는 우주로의 천이가 일어나는 것은 받아들일 수 없다. 부여된. 이를 염두에 두고 저온 재가열 시나리오의 경우 DM에 결합된 단일성이 미치는 영향을 연구했습니다.