隐藏带电暗物质
高能物理 - 唯象学
2014-11-18 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
暗物质能否像标准模型中的电子一样，通过电荷守恒来稳定？我们研究了暗物质是隐藏的可能性，即它在所有标准模型规范相互作用下是电中性的，但在隐藏扇区的一个精确U(1)规范对称性下带电。这类候选粒子在WIMPless模型中被预言，该模型是超对称模型，其中隐藏暗物质在很宽的质量范围内具有所需的热遗迹密度。隐藏带电暗物质具有许多中性暗物质所不具备的新奇性质：(1) 化学冻结后束缚态形成和Sommerfeld增强的湮灭可能降低其遗迹密度，(2) 类似效应在红移z~30的原晕中极大地增强了暗物质湮灭，(3) 与隐藏光子的康普顿散射延迟了动力学退耦，抑制了小尺度结构，以及(4) 卢瑟福散射使此类暗物质具有自相互作用和碰撞性，可能影响子弹星系团的性质和观测到的星系晕形态。我们在一个WIMPless模型中分析了所有这些效应，该模型中隐藏扇区是最小超对称标准模型的简化版本，暗物质是隐藏扇区的stau粒子。我们发现，对于合理的模型参数和1 GeV < m_X < 10 TeV范围内的暗物质质量，带电隐藏暗物质是可行的，并且与正确的遗迹密度一致。同时，在优选的参数范围内，该模型预言了小星系暗物质晕中的核以及可能在未来观测中触及的其他晕性质。因此，这些模型为具有Sommerfeld增强的碰撞暗物质提供了一个可行且动机充分的框架，对天体物理学和暗物质搜寻具有新的意义。
引用
@article{arxiv.0905.3039,
title = {Hidden Charged Dark Matter},
author = {Jonathan L. Feng and Manoj Kaplinghat and Huitzu Tu and Hai-Bo Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:0905.3039},
year = {2014}
}
备注
29 pages; v2: references added; v3: published version