Производство тёмной материи FIMP посредством механизма freeze-in

Мы предлагаем альтернативный, поддающийся расчёту механизм образования тёмной материи — «термический freeze-in», включающий слабо взаимодействующую массивную частицу (Feebly Interacting Massive Particle, FIMP), которая взаимодействует с термальной плазмой настолько слабо, что никогда не достигает термодинамического равновесия. Как и в традиционном механизме производства посредством «термического freeze-out», реликтовая плотность определяется сочетанием начальных термальных распределений, масс частиц и констант связи, которые могут быть измерены в лаборатории или определены астрофизическими методами. Выход частиц при freeze-in определяется в инфракрасной области низкими температурами, близкими к массе FIMP, и не зависит от неизвестной ультрафиолетовой физики, такой как температура повторного нагрева после инфляции. Модули и модулино в компактификациях теории струн, приобретающие массу в результате суперсимметрии, нарушенной на электрослабом масштабе, представляют собой реализации механизма freeze-in; к ним также относятся модели с дираковскими массами нейтрино или взаимодействиями, подавленными масштабом великого объединения. Экспериментальные проявления freeze-in и FIMP могут быть впечатляющими, включая рождение новых метастабильных цветных или заряженных частиц на Большом адронном коллайдере (LHC), а также изменение нуклеосинтеза Большого взрыва.