Tính đơn nhất bị ràng buộc đối với Vật chất tối trong các kịch bản hâm nóng ở nhiệt độ thấp: Tóm tắt và kết luận

Bảng liên kết

• Tóm tắt và giới thiệu
• Ma trận S: Tính đơn nhất và hệ quả của nó
• Sự hủy diệt vật chất tối và sự ràng buộc thống nhất
• Hâm nóng ở nhiệt độ thấp
• Đóng băng bằng cách hâm nóng ở nhiệt độ thấp
• Tóm tắt và kết luận
• Lời cảm ơn và tài liệu tham khảo

6. Tóm tắt và kết luận

Yêu cầu bước sóng de Broglie của vật chất tối (DM) để giữ nó bên trong các thiên hà và tính ổn định của cụm thiên hà sao nói chung đặt ra một phạm vi khối lượng rộng cho phép cho DM bằng cách cung cấp giới hạn dưới và trên của khối lượng DM tương ứng. Việc chỉ định một số thuộc tính của DM có thể thắt chặt hơn nữa phạm vi khối lượng. Điều thú vị là người ta có thể đặt giới hạn trên độc lập với mô hình bằng cách xác định quá trình sản sinh nhiệt của DM trong vũ trụ sơ khai. Sự phong phú DM được quan sát và tính đồng nhất của các sóng một phần từ ma trận tán xạ cùng đặt ra giới hạn trên cho khối lượng DM. Về cơ bản, các giới hạn trên của mặt cắt ngang không đàn hồi đối với quá trình thay đổi số tổng quát 2 → r có thể được rút ra nhờ sự trợ giúp của định lý quang học, các phần tử ma trận và mặt cắt tán xạ đàn hồi cho quy trình. Sau đó, người ta có thể thu được mặt cắt ngang nhiệt trung bình cho quá trình r → 2 bằng cách viện dẫn nguyên lý cân bằng chi tiết. Cuối cùng, giới hạn đơn vị trên mặt cắt ngang trung bình nhiệt chuyển sang giới hạn trên của khối lượng DM thỏa mãn các ràng buộc về mật độ di tích. Được biết, khối lượng DM tối đa được phép đối với các quá trình phân hủy 2 → 2 và 3 → 2 DM lần lượt là khoảng 130 TeV và 1 GeV. Tuy nhiên, những giới hạn này không chỉ phụ thuộc vào mô hình vật lý hạt mà còn phụ thuộc mạnh mẽ vào sự tiến hóa vũ trụ của vũ trụ, chỉ có giá trị nếu vũ trụ tuân theo cái gọi là “kịch bản vũ trụ tiêu chuẩn”.

Thay vào đó, bài viết này khám phá khối lượng DM bị ràng buộc trong các thiết lập vũ trụ không tiêu chuẩn được đặc trưng bởi quá trình hâm nóng ở nhiệt độ thấp. Đặc biệt, chúng tôi tập trung vào i ) các kịch bản giống như chuyển động, trong đó vũ trụ sơ khai bị chi phối bởi một chất lỏng có mật độ năng lượng bị pha loãng nhanh hơn bức xạ tự do, và ii ) các kịch bản ban đầu bị chi phối bởi vật chất, trong đó một thành phần có mật độ năng lượng quy mô đó khi vật chất phi tương đối thống trị vũ trụ sơ khai và cuối cùng phân hủy thành các hạt SM.

Đầu tiên, chúng tôi nghiên cứu vũ trụ giống như kination, đòi hỏi tiết diện hủy diệt trung bình nhiệt lớn hơn để bão hòa lượng DM dồi dào quan sát được so với bức tranh thống trị bức xạ tiêu chuẩn vì trong trường hợp này, hiện tượng đóng băng xảy ra sớm. Kết quả là giới hạn trên của khối lượng DM trở nên nghiêm ngặt hơn so với trường hợp tiêu chuẩn. Ví dụ, nếu nhiệt độ hâm nóng thấp tới vài MeV (tương ứng với thời điểm bắt đầu kỷ nguyên tổng hợp hạt nhân Big Bang), giới hạn thông thường của khối lượng DM m ≲ 130 TeV có thể giảm xuống vài TeV đối với WIMP.

Trước khi kết thúc, chúng tôi muốn nhấn mạnh rằng sự tiến hóa của vũ trụ sơ khai phần lớn chưa được biết đến. Giả định tiêu chuẩn về một vũ trụ bị chi phối bởi bức xạ mô hình chuẩn từ khi kết thúc lạm phát vũ trụ cho đến khi vật chất-bức xạ bằng nhau, cùng với sự chuyển đổi từ một vũ trụ bị chi phối bởi inflaton sang một vũ trụ bị chi phối bởi bức xạ xảy ra ở một thời điểm rất sớm, không thể được coi là đúng. giả dụ như vậy. Ghi nhớ điều đó, ở đây chúng tôi đã nghiên cứu tác động của tính đơn nhất liên kết với DM trong trường hợp các tình huống hâm nóng ở nhiệt độ thấp.