利用多频间接探测探索 Madala 假说暗物质候选者的潜力

Madala 假说由 Wits-ATLAS 小组成员提出，用以解释 LHC 上 ATLAS 和 CMS 数据中的若干异常。该假说通过引入两个标量玻色子和一个可提供暗物质候选者的隐藏扇区来扩展标准模型。该隐藏扇区仅通过其中一个标量粒子 S 的媒介与标准模型相互作用。S 的耦合在当前对撞机数据中难以研究，因此假定其具有类希格斯（Higgs-like）耦合以减少模型的参数空间。我们之前的工作（Beck & Colafrancesco 2016）表明，可以通过伽马射线的间接暗物质探测实验（针对共振湮灭为 S 的过程）来限制这些耦合。本文将独立处理暗物质和 S 的质量，推广我们之前的工作，并研究当 Madala 假说暗物质通过类希格斯 S 湮灭为标准模型产物时，隐藏扇区中的粒子能解释多大比例的宇宙学暗物质丰度。我们还将扩展对 Madala 假说暗物质的伽马射线分析，除了利用来自 Reticulum II 矮星系和 Coma 星系团的 Fermi-LAT 伽马射线数据外，还纳入来自 Coma 星系团的弥散射电数据约束。我们的分析表明，要么 Madala 假说不能提供宇宙学暗物质的主体，要么 S 玻色子不能简单地是类希格斯的。除非候选粒子质量超过 200 GeV，否则上述结论成立。这两种情形都可能降低该假说的吸引力，因为第二种情况意味着必须引入许多自由参数来描述 S，从而大大削弱模型的拟合优度。要探究这一问题的全部后果，进一步的工作需要利用更大的天体物理数据集来强有力地约束 S 的细节。