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暗物质从直接探测中偏移

高能物理 - 唯象学 2018-12-20 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

暗物质可能与希格斯一起作为复合赝 Nambu-Goldstone 玻色子 χ\chi 出现,其衰变常数 fTeVf\sim \mathrm{TeV}。这类 WIMP 尤其引人注目,因为它与标准模型的主导相互作用——导数希格斯门户——若 mχO(100)m_\chi \sim O(100) GeV,则具有热冻结所需的正确湮灭强度,但由于极小的动量转移,在直接探测实验中可忽略。然而,辐射生成 mχm_\chi 的平移对称性的显式破缺引入了非导数 DM 相互作用。在现有实现中,生成的边际希格斯门户耦合 λ\lambda 大小与希格斯四次方项相当,因此在 XENON1T 的探测范围内。在此,我们提出并分析了显式对称破缺模式自然抑制 λ\lambda 至超出当前及未来直接探测实验范围的有趣情形。若 DM 从底夸克圈获得质量,底夸克也介导被抑制的 DM-核子散射,其截面最终将由 LZ 探测。或者,DM 可通过规范其稳定的 U(1)U(1) 对称性获得质量。即使在未来设施中也预期无直接探测信号,但暗光子的引入 γD\gamma_D 具有若干唯象含义,我们将其作为自由参数 mγDm_{\gamma_D} 详细研究。对暗区的互补探测包括间接 DM 探测、DM 自相互作用和额外辐射,以及对撞机实验。我们在有效场论中展开讨论,通过对 SO(7)/SO(6)SO(7)/SO(6) 复合希格斯模型的详细分析来论证参数选择,该模型可在低能下产生任一情形。

关键词

引用

@article{arxiv.1809.09106,
  title  = {Dark matter shifts away from direct detection},
  author = {Reuven Balkin and Maximilian Ruhdorfer and Ennio Salvioni and Andreas Weiler},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1809.09106},
  year   = {2018}
}

备注

31 pages + appendices and references, 9 figures; v2: minor modifications, references added. Matches version published in JCAP