卡鲁扎-克莱因门户暗物质模型的约束极限
高能物理 - 唯象学
2025-05-02 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
高能物理 - 理论
摘要
我们重新审视了半径稳定的Randall-Sundrum模型中暗物质(DM)现象学。具体而言，我们考虑暗物质候选者为限制在TeV膜上的标准模型(SM)单态，并通过自旋-2和自旋-0引力卡鲁扎-克莱因(KK)模式与SM相互作用的模型。我们通过应用近期表明自旋-2 KK态散射振幅涉及各类图之间复杂抵消的最新工作，计算了这些模型中DM粒子的热遗迹密度。考虑由此得到的DM丰度、对撞机搜索以及直接暗物质探测实验中信号的缺失，我们表明自旋-2 KK门户暗物质模型受到极强的约束。我们确认在通常的热冻结情景下，标量暗物质模型基本上被排除。相比之下，我们表明费米子和矢量暗物质模型在暗物质通过KK引力子湮灭处于共振的参数空间区域中是可行的。具体而言，对于KK模式耦合尺度为40 TeV或更低的理论，矢量模型在暗物质质量1.1 TeV至5.5 TeV范围内可行。费米子暗物质模型在类似质量区域也可行，但仅适用于KK耦合尺度约为20 TeV的情况。本工作中，我们完整描述了获得这些结果所需的计算，并在附录中讨论了此前文献中未讨论过的计算所需的新的KK引力子耦合。此处我们关注径向子较轻的情况，且径向子稳定化动力学对引力背景的反作用可忽略不计。径向子较重模型的现象学以及径向子稳定化动力学对DM丰度效应的考虑将在后续工作中处理。
引用
@article{arxiv.2411.02509,
title = {Limits on Kaluza-Klein Portal Dark Matter Models},
author = {R. Sekhar Chivukula and Joshua A. Gill and Kirtimaan A. Mohan and George Sanamyan and Dipan Sengupta and Elizabeth H. Simmons and Xing Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.02509},
year = {2025}
}
备注
42 pages, 24 figures, We dedicate this work to the memory of Rohini Godbole (1952-2024) role model, mentor, and friend