电荷去量子化：探察宇宙学多组分暗物质的情形

由于标准模型中的电荷在理论上未被量子化，我们可能有其一种变体，称为暗电荷。类似于电电荷，暗电荷既不与 $SU(2)_L$ 对易，也不与之代数闭。代数闭条件引出一种新颖的规范扩充 $SU(2)_L \otimes U(1)_Y \otimes U(1)_N$，其中 $Y$ 与 $N$ 分别决定电电荷与暗电荷（色群除外）。我们论证暗电荷亦即 $N$ 的存在通常导致多组分暗物质的新颖情形。暗物质稳定性由同构于偶 $Z_k$ 离散群的残余（或暗电荷）规范对称性决定，其中 $k$ 依中微子暗电荷值而定。该残余对称性将标准模型粒子划分为不同类别，可能容纳暗物质，但各暗物质候选者因色与电电荷守恒而无法衰变。我们依 $k=2,4,6$ 详细分析了三个具体模型并确定最简暗物质候选者。对于小的 $U(1)_N$ 耦合，暗电荷所隐含的两组分暗物质情形成功解释了暗物质遗迹密度、近期 XENON1T 超出以及束流倾倒、中微子散射与天体物理界限。反之，对于大的 $U(1)_N$ 耦合，我们有超越弱标度的多 WIMP 共存。