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arXiv 2501.04774hep-phastro-ph.COhep-th
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一般再加热情景中的暗物质紫外冻结产生

Dark Matter Ultraviolet Freeze-in in General Reheating Scenarios

Nicolás Bernal, Kuldeep Deka, Marta Losada

备注：
22 pages, 6 figures, references updated, minor changes, version accepted for publication in PRD
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AI总结：

本文研究一般宇宙再加热动力学对暗物质紫外冻结产生的影响，通过参数化哈勃率与温度并结合暴胀子衰变框架，给出可行参数空间及CMB约束。

摘要：

宇宙再加热的动力学，即储存在暴胀子中的能量如何转移到标准模型（SM）热浴中，目前在很大程度上仍不清楚。在这项工作中，我们表明，非重子暗物质（DM）紫外冻结产生的唯象学强烈依赖于宇宙再加热时期的动力学。利用对哈勃膨胀率和SM温度的一般参数化，我们彻底研究了再加热期间的DM产生，不仅恢复了早期聚焦于特定情形的发现，还探索了替代情景。此外，我们推导了通过暴胀子衰变产生DM的广义框架，识别出可行的参数空间，同时处理了来自CMB观测的约束。作为说明性例子，我们探索了通过SM粒子或暴胀子散射产生引力DM的过程，并为这些情景推导了定义明确的参数区域。

英文摘要：

The dynamics of cosmic reheating, that is, on how the energy stored in the inflaton is transferred to the standard model (SM) thermal bath, is largely unknown. In this work, we show that the phenomenology of the nonbaryonic dark matter (DM) ultraviolet freeze-in production strongly depends on the dynamics of the cosmic-reheating era. Using a general parametrization for the Hubble expansion rate and SM temperature, we thoroughly investigate DM production during reheating, not only recovering earlier findings that focused on specific cases, but also exploring alternative scenarios. Additionally, we derive a generalized framework for DM production via inflaton decays and identify the viable parameter space, while simultaneously addressing constraints from CMB observations. As illustrative examples, we explore gravitational DM production through scatterings of SM particles or inflatons, deriving well-defined parameter regions for these scenarios.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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