$U(1)_{B-L}$ 中的转换驱动暗物质

$U(1)_{B-L}$ 中的新规范玻色子 $Z'$ 被广泛认为是暗物质的媒介粒子。在本文中，我们提出了 $U(1)_{B-L}$ 中的转换驱动暗物质。暗扇区包含两个狄拉克费米子 $\tilde{\chi}_1$ 和 $\tilde{\chi}_2$，其 $U(1)_{B-L}$ 荷分别为0和$-1$。引入了一个 $Z_2$ 对称性以确保暗物质的稳定性。质量项 $\delta m \bar{\tilde{\chi}}_1\tilde{\chi}_2$ 诱导了暗费米子的混合。然后最轻的暗费米子 $\chi_1$ 成为暗物质候选粒子，其与 $Z'$ 的耦合被混合角 $\theta$ 抑制。我们证明，观察到的遗迹丰度可以通过转换过程获得，而不是通过粒子对湮灭的冻结过程。随后我们探索了 $U(1)_{B-L}$ 中转换驱动暗物质的可行参数空间。在各种实验约束下，转换驱动暗物质倾向于 $3\times10^{-6}\lesssim g'\lesssim2\times10^{-4}$ 且 $0.02~\text{GeV}\lesssim m_{Z'}\lesssim10$ GeV 的区域，这处于未来Belle II、FASER和SHiP实验的可达范围内。