利用 Fermi-LAT 和 Planck 数据约束隐匿与催化湮灭暗物质

我们提出一个暗物质 (DM) 模型，其中复标量在隐藏规范对称性 $U(1)_D$ 下带荷。该标量场是 DM 候选者，而 $U(1)_D$ 规范场 $A'$ 充当媒介子，通过微小的动能混合将暗部分与标准模型 (SM) 部分连接起来。我们发现该模型中可以实现隐匿与催化湮灭两种情景。讨论了 DM 的唯象学，包括 relic density、间接探测 (Fermi-LAT) 和 CMB (Planck) 约束。我们还将讨论扩展到其他自旋的 DM，包括 Dirac 费米子和矢量玻色子。我们的分析在两个模型中进行，分别记为 $U(1)_D \times U(1)_Y$ 和 $U(1)_D \times U(1)_{L_\mu-L_\tau}$，前者对应 $A'$ 与 $U(1)_Y$ 规范场 $B$ 的动能混合，后者对应 $A'$ 与 $U(1)_{L_\mu-L_\tau}$ 规范场 $Z'$ 的混合。我们发现，在以往研究中，间接探测限制过于严格，因为它们仅考虑了简化的 $2\mathrm{DM} \to 2\mathrm{SM}$ 湮灭道。相比之下，通过在我们考虑的模型中对 $2\mathrm{DM} \to 2A' \to 4\mathrm{SM}$ 过程的 gamma-ray 和 CMB 约束进行完整计算，我们观察到 $U(1)_D \times U(1)_Y$ 和 $U(1)_D \times U(1)_{L_\mu-L_\tau}$ 两个模型的约束均较弱，其中 $U(1)_D \times U(1)_{L_\mu-L_\tau}$ 模型受到的约束最弱，因为它涉及较少的强子衰变过程。