Stueckelberg 扩展中的宇宙巧合与非对称暗物质

我们讨论了在标准模型及最小超对称标准模型 (MSSM) 的 Stueckelberg $U(1)$ 扩展中，通过共生机制 (cogenesis) 产生重子不对称性与暗物质之比的可能性。对于 $U(1)$，我们选择无反常且可规范化的 $L_{\mu}-L_{\tau}$。由此扩展产生的暗物质候选者是标准模型规范群的单态，但在 $L_{\mu}-L_{\tau}$ 下带电。我们讨论了存在非对称暗物质时残留物的 Boltzmann 方程解。结果表明，该模型可以通过 Stueckelberg 规范玻色子的共振湮灭耗尽暗物质的对称分量，从而成功解释与当前 WMAP 数据一致的重子不对称性与暗物质之比，即宇宙巧合。对于扩展的 MSSM 模型，研究表明存在双组分暗物质图景，其中非对称暗物质是主导分量，而中性微子 (neutralino) 是次主导分量（即其残留密度仅为 WMAP 冷暗物质值的一小部分）。值得注意的是，此次主导分量可以在 SuperCDMS 和 XENON-100 等直接探测实验中被探测到。此外，研究表明，具有规范 $L_{\mu}-L_{\tau}$ 的 Stueckelberg 模型类将在缪子对撞机上产生显著的信号，其中 $\sigma(\mu^+\mu^-\to \mu^+\mu^-,\tau^+\tau^-)$ 显示出可探测的 $Z'$ 共振，而 $\sigma(\mu^+\mu^-\to e^+e^-)$ 则没有此共振。我们也简要讨论了源自 $U(1)_{B-L}$ Stueckelberg 扩展的非对称暗物质。最后，在我们提出的模型中，非对称暗物质不会发生振荡，因此不存在被振荡洗脱的风险。