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基于模块 $S_4$ 对称性的类型 III seesaw 机制下对称性暗物质来自leptogenesis

高能物理 - 唯象学 2026-02-04 v1

摘要

我们提出了一个统一框架,用于神经馈质子质量、质子产生和暗物质,基于模块 S4S_4 对称性与类型 III seesaw 机制的结合。所有 Yukawa 耦合、CP 相位和味型纹理都来源于单个复数模量 τ\tau,其真空期望值控制可见区和暗区的动力学。相同的模块参数决定了神经馈质子质量矩阵、驱动共振 leptogenesis 的 CP 非对称性,以及相关联的结果质子和暗物质丰度。详细的数值分析表明,该模型在正常排序的情况下,能够在 3σ3\sigma NuFIT~5.2 (2024) 范围内复现所有神经馈摆动数据,预测 δCP±(150180)\delta_{\rm CP} \simeq \pm (150^\circ-180^\circ)mν(0.060.08) eV\sum m_\nu\simeq(0.06-0.08)~\mathrm{eV},以及有效 Majorana 质子质量 mββ(818)×103 eVm_{\beta\beta} \simeq (8 - 18)\times 10^{-3}~\mathrm{eV},可在下一代中无双beta衰变实验中检测。相同的模块 Yukawa 耦合在 MΣ107 GeVM_\Sigma \sim 10^{7}~\mathrm{GeV} 处产生共振放大 CP 非对称性 ϵL,χ109106|\epsilon_{L,\chi}| \sim 10^{-9}-10^{-6},成功生成观察到的质子丰度 ηB6×1010\eta_B\simeq6\times10^{-10} 和暗物质密度 Ωχh20.12\Omega_\chi h^2\simeq0.12,无需额外自由参数。预测的相关性 Ωχ/ΩB5.4\Omega_\chi/\Omega_B\simeq5.4 将暗物质质量固定为 mχ0.12 GeVm_\chi\simeq0.1-2~\mathrm{GeV},与当前所有约束一致。该框架因此实现了完全可预测的质子-暗物质共生,模块对称性的几何结构链接了味型、CP 违背和宇宙物质不对称性的起源。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.03384,
  title  = {Asymmetric dark matter from leptogenesis in type-III seesaw framework with modular $S_4$ symmetry},
  author = {Abhishek and V. Suryanarayana Mummidi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03384},
  year   = {2026}
}