任意自旋的暗物质——有效场论及其应用

我们发展了任意自旋的一般大质量粒子的有效场论,并作为例子应用此理论研究高自旋暗物质(DM)。我们的形式体系不引入非物理自由度,从而避免了在其他高自旋场论描述中可能出现的潜在不一致性。作为对Weinberg原始思想的有用重构,所提出的有效场论允许对一般自旋粒子的物理可观测量进行一致计算,尽管它不容许拉格朗日量描述。作为一个具体实现,我们探讨了具有$\mathbb{Z}_2$对称Higgs门户耦合的一般自旋单态的现象学,这一设置对高自旋自动出现,并表明质量高于$O(10)\,\mathrm{TeV}$的高自旋粒子可以是可行的热产生暗物质候选者。最重要的是,若一般自旋暗物质具有纯奇宇称耦合,它自然避开所有暗物质直接探测界限,在此情形下其质量可低于电弱尺度。我们的形式体系重现了低自旋暗物质的现有结果,并允许为高能和低能实验及宇宙学发展一致的高自旋粒子物理现象学。