열적 암흑 물질의 최소 질량과 21-㎝ 우주론에 영향을 미치는 미세 전하 입자의 생존 가능성

열적 동결은 초기 조건의 미세 조정 없이 암흑 물질 밀도에 대한 매력적인 설명을 제공합니다. 질량이 수십 MeV 이하인 암흑 물질의 경우, 광자, 전자, 그리고 중성미자만이 사용할 수 있는 직적 표준 모델 소멸 생성물입니다. 전체 세 섹터의 풍부함 계산을 사용하여, 현재의 우주론적 관측과 호환되는 전자/광자와 중성미자로의 임의의 분기 허용을 포함하는 암흑 물질의 최소 질량을 결정합니다. 분석은 전체 세 섹터의 온도를 추적하는 최초의 완전 자가 일관된 분석을 나타내는 소멸 탄성 산란으로 인한 다양한 섹터 간의 열 이동을 고려합니다. 따라서 우리는 특히 속도 의존적인 경우에 대한 정확한 열적 소멸 단면적을 제공하고, 현재 및 곧 있을 CMB 실험이 MeV 열적 암흑 물질에 대한 민감도를 추론합니다. 후자의 맥락에서 우리는 최종 상태에서 중성미자의 미세한 혼합물이 전자를 소멸시키는 MeV 규모 p-파 소멸 DM을 지배하는 미세 조정된 매개 변수 영역을 설정합니다. 마지막으로, 우리는 중성미자로의 소멸이 보완될 때 21-㎝ 우주론과 간섭하는 하위-% 미세 전하 암흑 물질이 여전히 허용됨을 보여줍니다. 고려된 모든 경우에 대해 우리는 구체적인 입자 물리학 모델을 제공하고, 우리의 발견을 다른 관련 실험 결과에 대한 논의로 보강합니다. 2024년 미국 물리학회에 의해 발표됨.