狄拉克费米子暗物质的研究

我们研究了纯弱本征态狄拉克费米子暗物质（DM）。我们考虑具有可重整化相互作用的 WIMP。根据直接搜寻的结果以及暗物质的性质（电中性和纯弱本征态），确定暗物质的量子数为 $I_3=Y=0$。只有两种可能的情况：要么暗物质具有非零弱同位旋（$I\neq 0$），要么它是同位旋单态（I=0）。在第一种情况下，对于大的 $I$，Sommerfeld 增强效应显著，产生较大的 $\chi^0\bar{\chi^0}\to VV$ 速率。特别是，我们获得了较大的 $\chi\bar\chi\to W^+ W^-$ 截面，这与间接搜寻的最新界限相当，且 $m_\chi$ 被限制在几百 GeV 到几 TeV 以上。利用高于这些下限的 $m_\chi$ 有可能得到正确的遗迹密度。在第二种情况下，为了将暗物质与标准模型（SM）粒子耦合，基于可重整化性和 SM 规范量子数的要求，需要一个 SM 单态矢量媒介子 $X$。为了同时满足直接搜寻的最新界限并重现暗物质遗迹密度，需要在暗物质湮灭图中引入共振增强。因此，暗物质和媒介子的质量是相关的。此外，该模型不足以解释缪子 $g-2$ 的偏差。