Düşük Sıcaklıkta Yeniden Isıtma Senaryolarında Karanlık Maddeye Bağlı Üniterlik: Özet ve Sonuç

Bağlantı Tablosu

• Özet ve Giriş
• S-matrisi: Birlik ve Sonuçları
• Karanlık Maddenin Yok Edilmesi ve Birlik Sınırı
• Düşük Sıcaklıkta Yeniden Isıtma
• Düşük Sıcaklıkta Yeniden Isıtma ile Donma
• Özet ve sonuç
• Teşekkür ve Referanslar

6. Özet ve Sonuç

Karanlık maddenin (DM) de Broglie dalga boyunun galaksilerin içinde tutulması gerekliliği ve yıldız galaksi kümesinin stabilitesi, sırasıyla DM kütlesinin alt ve üst sınırını sağlayarak DM için izin verilen geniş bir kütle aralığı oluşturur. DM'nin bazı özelliklerinin belirtilmesi kütle aralığını daha da daraltabilir. İlginç bir şekilde, erken evrendeki DM'nin termal üretimi belirtilerek modelden bağımsız üst sınır belirlenebilir. Saçılma matrisinden gözlemlenen DM bolluğu ve kısmi dalgaların üniterliği, birlikte DM kütlesine bir üst sınır koyar. Öncelikle, genel sayı değiştirme süreci 2 → r için elastik olmayan kesit üzerindeki üst sınırlar, optik teorem, matris elemanları ve süreç için elastik saçılma kesiti yardımıyla türetilebilir. Bundan sonra ayrıntılı denge ilkesine başvurularak r → 2 süreci için termal olarak ortalama kesit elde edilebilir. Son olarak, termal olarak ortalaması alınmış kesit üzerindeki üniterlik sınırları, kalıntı yoğunluk kısıtlamalarını karşılayan DM kütlesi üzerindeki üst sınırlara dönüşür. 2 → 2 ve 3 → 2 DM yok etme işlemleri için izin verilen maksimum DM kütlesinin sırasıyla 130 TeV ve 1 GeV civarında olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, bu sınırlar yalnızca parçacık fiziği modeline bağlı değildir, aynı zamanda evrenin kozmolojik evrimine de güçlü bir şekilde bağlıdır ve yalnızca evrenin sözde "standart kozmolojik senaryoyu" takip etmesi durumunda geçerlidir.

Bunun yerine, bu makale, düşük sıcaklıkta yeniden ısıtma ile karakterize edilen standart dışı kozmolojik düzenlerde sınırlanan DM kütlesini araştırıyor. Özellikle, i ) erken evrenin serbest radyasyondan daha hızlı seyreltilen enerji yoğunluğuna sahip bir sıvının hakim olduğu kinasyon benzeri senaryolara ve ii ) enerji yoğunluğuna sahip bir bileşenin olduğu erken madde hakim senaryolara odaklanıyoruz. göreli olmayan madde olarak ölçeklenen bu madde erken evrene hakim olur ve sonunda SM parçacıklarına bozunur.

İlk olarak, standart radyasyonun hakim olduğu tabloyla karşılaştırıldığında gözlemlenen DM bolluğunu doyurmak için daha büyük bir termal ortalamalı yok olma kesiti gerektiren kinasyon benzeri evreni inceliyoruz, çünkü bu durumda donma erken meydana gelir. Sonuç olarak DM kütlesinin üst sınırı standart duruma göre daha katı hale gelir. Örneğin, yeniden ısıtma sıcaklığı birkaç MeV kadar düşükse (Büyük Patlama nükleosentez döneminin başlangıcına karşılık gelir), m ≲ 130 TeV DM kütlesinin olağan sınırı WIMP'ler için birkaç TeV'ye düşürülebilir.

Bitirmeden önce, erken evrenin evriminin büyük ölçüde bilinmediğini vurgulamak istiyoruz. Kozmolojik şişmenin sonundan madde-radyasyon eşitliğine kadar standart model radyasyonun hakim olduğu bir evrenin ve enflasyonun hakim olduğu bir evrenden radyasyonun hakim olduğu bir evrene çok erken bir zamanda geçişin gerçekleştiğine dair standart varsayım, kabul edilemez. imtiyazlı. Bunu akılda tutarak, burada düşük sıcaklıkta yeniden ısıtma senaryolarında birimlik sınırının DM üzerindeki etkisini inceledik.