最小B-L模型中的冻结产生暗物质及可能的大统一

我们表明，标准模型的最小局域 $B-L$ 对称性扩展可同时对中微子质量和暗物质给出统一描述。在我们的模型中，$B-L$ 破缺通过跷跷板机制负责中微子质量，而 $B-L$ 破缺希格斯场(此处称为 $\sigma$)的实部在很宽的参数范围内充当冻结产生暗物质候选者。由于 $\sigma$ 粒子不稳定，要使其成为暗物质，其寿命必须长于 $10^{25}$ 秒，这意味着 $B-L$ 规范耦合必须非常小。这进而意味着暗物质遗迹密度必须源自冻结产生机制。暗物质寿命界限与暗物质遗迹密度相结合，给出了以暗物质质量表示的 $B-L$ 规范玻色子质量的下界。我们指出了暗物质质量既可处于 keV 到 MeV 范围也可处于 PeV 范围的参数域。我们讨论了在对撞机实验中检验该情景某些参数范围的方法。最后，我们表明如果考虑额外的 $U(1)$ 生成元为 $-4I_{3R}+3(B-L)$ 而非 $B-L$，基本现象学保持不变，并且对于某些规范耦合范围，该模型可嵌入到五维 $SO(10)$ 大统一理论中。