膜世界宇宙学中的 Higgs 门户暗物质

Higgs-门户标量暗物质（DM）模型是标准模型（SM）的一个简单扩展，用以将 DM 粒子纳入 SM，其中引入了一个 $Z_2$ 奇实数标量场作为 DM 候选者。我们在五维膜世界宇宙学背景下考虑此 DM 模型，其中我们的三维空间实现为嵌入在四维空间中的超曲面。在该设定中，所有 SM 与 DM 场都位于超曲面上，而引力子存在于体空间中。我们考虑两种著名的膜世界宇宙学，即 Randall-Sundrum（RS）与 Gauss-Bonnet（GB）膜世界宇宙学，其中在标准大爆炸宇宙学在低于所谓“转变温度”的低温下重现，而在高温下宇宙的膨胀规律被显著修改。这种非标准膨胀规律直接影响 Higgs-门户 DM 遗迹密度的预言。我们研究了膜世界宇宙学效应，并通过结合观测到的 DM 遗迹密度以及直接与间接 DM 探测实验的约束，确定了允许的模型参数区域。众所周知，在 Higgs-门户标量 DM 模型中仅允许 Higgs 玻色子质量一半附近的 DM 质量。我们发现允许的参区域在 RS 宇宙学中受到更严苛的约束甚至消失，而 GB 宇宙学效应显著扩大了允许区域。一旦发现 Higgs-门户 DM，我们便可确定 GB 膜世界宇宙学中的转变温度。