标准模型临界性与 Higgs 暴胀的宇宙学含义

观测到的 Higgs 质量表明标准模型可以有效直至接近普朗克标度 $M_\text{P}$。在此框架内，研究需要多少微小的修正才能符合粒子物理学和宇宙学的最新实验结果非常重要。作为最小扩展，我们考虑 Higgs 场扮演暴胀子角色的可能性，以及暗物质是 Higgs-portal 标量场的可能性。我们假设扩展的标准模型有效直至弦标度 $10^{17}\,\text{GeV}$。（这转化为假设所有非最小耦合均不是特别大，即 $\xi\lesssim 10^2$，如同在临界 Higgs 暴胀中一样，因为 $M_\text{P}/\sqrt{10^2}\sim 10^{17}\,\text{GeV}$。）我们发现了张标比 $r$ 与暗物质质量 $m_\text{DM}$ 之间相关的理论界限。结果表明，普朗克界限 $r<0.09$ 意味着暗物质质量必须小于 1.1\,TeV，而 PandaX-II 对暗物质质量的界限 $m_\text{DM}>0.7\pm0.2\,\text{TeV}$ 导致 $r\gtrsim 2\times10^{-3}$。两者均处于近期未来探测的范围内。当我们包含质量为 $M_\text{R}\sim 10^{14}$\,GeV 的右手中微子时，允许区域变宽，但在大部分参数空间中我们仍预测 $r\gtrsim 10^{-3}$。如果我们允许对 $m_\text{DM}$、$M_\text{R}$ 和顶夸克质量进行三参数微调，最保守的界限将变为 $r>10^{-5}$。