暗中介子直接探测

我们引入了暗中介子暗物质（dmDM），其中暗区和可见区通过至少一个携带稳定暗物质相同暗电荷的轻中介子$\phi$连接。$\phi$通过算符$\bar q q \phi \phi^*/\Lambda$与标准模型耦合，并通过汤川耦合$y_\chi \overline{\chi^c}\chi \phi$与暗物质耦合。直接探测在树图级别上实现为$2\rightarrow3$过程$\chi N \rightarrow \bar \chi N \phi$（当$m_\phi \lesssim 10 \ \mathrm{keV}$且汤川耦合较小时），或者作为圈诱导的$2\rightarrow2$过程$\chi N \rightarrow \chi N$。我们探索了该情景的直接探测后果，发现一个重的$\mathcal{O}(100 \ \mathrm{GeV})$ dmDM候选者在不同实验中会伪装成不同的$\mathcal{O}(10 \ \mathrm{GeV})$标准弱相互作用大质量粒子（WIMP）。dmDM参数空间的大部分区域在不可约中微子背景之上可被探测，且尚未被任何界限排除。有趣的是，对于导致新颖直接探测现象学的$m_\phi$范围，dmDM也是一种自相互作用暗物质（SIDM），这解决了矮星系观测与数值模拟之间的不一致性。