最小逆跷跷板机制中的暗物质

我们考虑在最小逆跷跷板实现中同时解决暗物质问题和中微子质量生成的可能性。标准模型通过引入两个右手中微子和三个 sterile 费米子态进行扩展，导致产生三个轻活性中微子质量本征态、两对（重）pseudo-Dirac 质量本征态，以及一个质量在 keV 量级的（主要为）sterile 态，后者可能提供暗物质候选者，并解释星系团光谱中最近观测到且尚未确认的单色 3.5 keV 谱线。通过活性中微子振荡产生的传统机制仅能解释约 $\sim 43\%$ 的观测剩余密度。当包含来自轻（质量低于 20 GeV）pseudo-Dirac 中微子衰变的熵注入效应时，这一比例可略微增加至 $\sim 48\%$。正确的剩余密度可通过重（高于 Higgs 质量）pseudo-Dirac 中微子衰变的 freeze-in 机制实现。这种产生机制仅在有限的质量范围内有效，使得衰变发生的时间不太远离电弱相变。因此，我们提出了一种逆跷跷板框架的简单扩展，引入一个额外的标量单重态，使其同时耦合到 Higgs 和 sterile 中微子，从而在更广阔的参数空间区域（特别是 pseudo-Dirac 中微子的低质量区域）实现正确的暗物质丰度。