三希格斯二重态模型中无反常轴子暗物质及其现象学含义
高能物理 - 唯象学
2022-08-10 v3
摘要
我们研究了由于无反常整体味对称性的自发破缺而作为赝 Nambu-Goldstone 玻色子出现的轴子的现象学含义。此类无反常轴子解释暗物质（DM）的一个有趣可能性是，其质量在 keV 量级且具有中间尺度衰变常数，因为它可通过直接搜寻实验、X 射线观测、各种恒星冷却过程来探测，且错位机制自然解释了 DM 丰度。作为此类轴子的具体可重整化模型，我们考虑了一个具有整体味对称性的扩展 Higgs 扇区，其由三个 Higgs 二重态场和三个带 电荷的单态 Higgs 场组成。我们确定了满足 Higgs 势理论界限及该模型各类实验限制的可行参数区域，并评估了轴子与额外 Higgs 玻色子的质量谱。我们发现，即便无反常轴子一般也能通过其与 CP 奇 Higgs 的混合耦合到光子，且其强度依赖于 Higgs 二重态的真空期望值以及轴子质量。结果，Higgs 二重态真空期望值之比受到 X 射线限制的严格约束。我们展示了轴子 DM 解释 XENON1T 超出事件的偏好参数区域。我们还证明轴子-电子耦合与额外 Higgs 玻色子质量及 CP 偶 Higgs 玻色子的混合角相关。因此，若轴子在未来观测中被探测到，则额外 Higgs 玻色子质量以及类标准模型 Higgs 玻色子与弱规范玻色子的耦合将受限。这是轴子 DM 搜寻与电弱尺度附近 BSM 搜寻之间协同作用的一个良好范例。
引用
@article{arxiv.2203.17212,
title = {Anomaly-free axion dark matter in three Higgs doublet model and its phenomenological implications},
author = {Kodai Sakurai and Fuminobu Takahashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.17212},
year = {2022}
}
备注
58 pages, 14 figures; v3: version published in JHEP; differences from v2: further discussions, figures added, original figures improved, references added