第四代马约拉纳中微子暗物质的直接探测

重而稳定的第四代马约拉纳中微子构成了宇宙中暗物质 (DM) 遗留密度的一小部分。由于其与标准模型粒子的耦合相对较强，即使它是晕暗物质的次主导成分，当前的直接和间接暗物质探测实验仍可对其进行探测。我们表明，当前的 Xenon100 数据将稳定马约拉纳中微子的质量限制为大于顶夸克质量。预测的中微子与核子弹性散射的有效自旋无关截面约为 $\sim 1.5\times 10^{-44} cm^2$，该值对中微子质量和混合不敏感，且可在不久的将来被直接暗物质探测实验达到。在相同的质量区域内，预测的重中微子与质子散射的有效自旋相关截面范围为 $2\times 10^{-40} cm^2\sim 2\times 10^{-39} cm^2$，这在正在进行的暗物质间接搜索实验的探测范围内。我们在一个第四代模型中展示了重中微子暗物质的这些特性，其中第四代马约拉纳中微子的稳定性由无反常的 U(1) 规范对称性所保护。