左右对称规范模型的暗物质视角

我们考虑一种左右对称模型的变体，其局域规范对称性为 $SU(3)_C \otimes SU(2)_L \otimes U(1)_L \otimes SU(2)_R \otimes U(1)_R$。物质 sector 中除标准模型费米子外，还包含了 $E_6$ 的 {\bf 27} 表示中的重标量和费米子。其中两个这样的色单态费米子 $N$ 和 $l_S$，分别在 $SU(2)$ 下变换为双二重态和单态，可作为暗物质（DM）的潜在候选者。物质场的 $U(1)$ 电荷分配限制了部分外来的费米子与标准模型费米子相互作用。我们通过将这些粒子依次视为独立遗留粒子，计算遗留下密度和直接探测截面，详细研究了此类费米子暗物质的前景。当 $N$ 被视为遗留粒子时，其产生的直接探测截面远高于实验上限。然而，$N$ 的相互作用率可通过引入涉及两个 $N$ 场和两个标准模型费米子的维数-6 算符并适当选择耦合常数来控制。这反过来使 $N$ 的相互作用率非常高，从而产生较小的遗留密度。另一方面，$l_S$ 在部分选定质量窗口内可给出适量的遗留密度，但其直接探测截面过小。鉴于此，我们提出双组分暗物质模型，其中 $N$ 和 $l_S$ 以不等比例共同贡献遗留密度，而在额外维数-6 相互作用存在下，直接探测截面限制主要由 $N$ 满足。我们从 XENON 实验推导了此类相互作用的限制。