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WIMP模型综合研究:解释Fermi-LAT银河中心异常

高能物理 - 唯象学 2026-04-07 v2 高能天体物理现象

摘要

银河中心异常(GCE)的GeV级γ\gamma射线可能暗示暗物质(DM),但其起源仍有争议。为此,我们调查了能够贴合GCE且满足冷却密度、直接探测(DD)和间接探测(ID)限制的弱相互作用巨质子(WIMP)模型。我们将候选模型分为Hadronic(希格斯门户;简化标量/向量介子)、Leptonic(U(1)LiLjU(1)_{L_i-L_j})和Mixed(U(1)BLU(1)_{B-L}ZZ-门户)三类。在所有情况下,现有的DD和矮星系γ\gamma-射线限制排除了大片区域,仅留下mDMmmed/2m_{\rm DM}\simeq m_{\rm med}/2且门户耦合1\ll 1的窄型共振泵。就Hadronic结构而言,标量和向量希格斯门户仅在mh/262.5m_h/2\simeq62.5 GeV且门户耦合104\sim 10^{-4}的薄条状区域存活,Dirac希格斯和ZZ门户几乎被排除。具有UV完备性的向量希格斯门户保留共振带,其可行门户强度取决于混合角。简化标量模型允许复标量或向量DM的小窗口;Dirac DM被严格排斥,而带有Dirac DM的赝标量在更宽的参数范围内仍可行。对于简化ZZ'介子,纯向量耦合仅留下边缘区域,而纯轴向耦合因DD/ID限制被排除。在Leptonic情形下,反常压发射至关重要:LμLeL_\mu-L_e(以及较少程度的B ⁣ ⁣LB\!-\!L)可贴合GCE且接近热力学交叉截面,而LμLτL_\mu-L_\tau被排斥。总体而言,可行的WIMP解释受限于精细调谐的共振 regime,氢磷子向量和赝标量门户成为最稳健的选项。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.21808,
  title  = {A Comprehensive Study of WIMP Models Explaining the Fermi-LAT Galactic Center Excess},
  author = {Chuiyang Kong and Mattia Di Mauro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.21808},
  year   = {2026}
}

备注

19 pages and 11 figures. Accepted by PRD. This version matches the published one