动态暗物质。I. 理论概述

在本文中，我们提出了一个新的暗物质物理框架。我们不再专注于一种或多种稳定的暗物质粒子，而是考虑一个多组分框架，其中宇宙的暗物质由大量相互作用的场组成，这些场具有不同的质量、混合和丰度。此外，我们不是对每个场单独施加稳定性，而是通过要求那些质量更大、标准模型衰变宽度更大的状态具有相应较小的遗迹丰度，反过来也是如此，从而确保这种情形的现象学可行性。换句话说，在这样的框架中，暗物质的稳定性不是绝对要求，而是与丰度之间的平衡关系。这导致一个高度动态的情景，其中宇宙学数量如₂₃₌经历超出与宇宙膨胀相关的非平凡时间依赖性。尽管看似很难安排一个具有所需衰变宽度和遗迹丰度的状态集合，但我们展示了一个特定的例子，其中这种平衡行为自然发生：在大规模额外时空维度的体积中存在的无限层Kaluza-Klein（KK）状态。值得注意的是，即使KK塔自身的稳定性完全没有保护，这一情况仍然成立。因此，具有大额外维度的理论——并且由此推及，某些弦理论的限制——自然导致动态暗物质。这种情景还通常导致丰富的对撞机和天体物理现象，这些现象超越了通常与暗物质相关的现象。