禁戒标量暗物质与暗希格斯粒子

随着针对 WIMP 暗物质的实验搜寻持续给出零结果，超越 WIMP 范式的模型大量涌现，以规避日益严苛的观测约束，其中包括由与新暗 $U(1)$ 规范对称性相关的重矢量门户（暗光子）介导的亚 GeV 暗物质。此前已有人指出，在这类模型的很大一部分参数空间中，即使该过程对静止暗物质在运动学上被禁戒，暗物质粒子湮灭为一对暗光子仍可能主导冻结过程——这被称为“禁戒暗物质”（FDM）机制。然而，先前对此机制的研究均假设任何与破缺暗 $U(1)$ 并赋予暗光子质量的“暗希格斯”均不与暗物质耦合，因而在冻结过程中不起作用。本文中，我们通过考虑存在非平凡暗物质-暗希格斯耦合的最简构造——一个单一复标量暗物质候选者直接与暗希格斯场耦合的模型，探究该 FDM 机制中暗希格斯对亚 GeV 暗物质现象学的影响。我们发现，在广阔参数空间内，暗希格斯可使所得遗迹丰度改变多个数量级，且即便暗物质-暗希格斯耦合常数很小，该效应依然显著。结合直接探测与 CMB 测量，我们进一步发现，该模型参数空间中能复现合适暗物质遗迹丰度的点在当前仅受其他来源微弱约束，但可能在近未来的直接探测实验中得以检验。