III型跷跷板框架下的非对称长寿命暗物质与 leptogenesis

我们在III型跷跷板框架中提出一个简单模型，以解释中微子质量、非对称暗物质（ADM）和宇宙的重子不对称性。除三个超电荷为零的三重态费米子（$\Sigma_i~,i=1,2,3$）外，我们用一个矢量型单态轻子（$\chi$）和一个超电荷为零的标量三重态（$\Delta$）扩展了标准模型。我们施加一个 $Z_2$ 对称性，在此对称性下 $\chi$ 和 $\Delta$ 为奇，而所有其他粒子为偶。结果，最轻的 $Z_2$ 奇粒子 $\chi$ 表现为暗物质的候选者。在早期宇宙中，重三重态费米子到标准模型轻子（$L$）和希格斯（$H$）的 $CP$ 破坏非平衡衰变产生净轻子不对称性，而其到 $\chi$ 和 $\Delta$ 的衰变产生净非对称暗物质。轻子不对称性通过电弱 sphaleron 转换为宇宙所需的重子不对称性，而 $\chi$ 中的不对称性作为我们今天观测到的暗物质遗迹保留下来。我们引入一个单态标量 $\Phi$，其质量 $M_\phi < M_\chi$，它不仅通过湮灭过程 $\bar{\chi} \chi \to \Phi \Phi$ 协助耗尽 $\chi$ 的对称分量，还通过 $\Phi-H$ 混合为直接探测实验探测暗物质 $\chi$ 铺平了道路。电弱对称性破缺诱导 $\Delta$ 的非零真空期望值，导致不稳定的非对称暗物质，其质量范围从几 MeV 到数百 GeV。然后我们探索了标量三重态 $\Delta$ 的带电分量在对撞机上的位移顶点特征。