用于INTEGRAL 511 keV γ射线和DAMA/CoGeNT事件的亚稳态暗物质机制

我们探索了能够同时解释INTEGRAL/SPI观测到的银河系511 keV伽马射线、DAMA/LIBRA年度调制以及CoGeNT观测到的低反冲暗物质候选者过剩的暗物质机制。这需要暗物质在4-7 GeV质量范围内存在三个近乎简并的状态，其能级分裂分别约为MeV和几个keV量级。顶部两个状态具有小的质量间隙，它们之间的跃迁（无论是放热还是吸热）可以解释直接探测。从顶部状态之一到基态的衰变在银河系中产生低能正电子，其相关的511 keV伽马射线被INTEGRAL观测到。这种衰变可以是自发的（如果激发态是亚稳态的，寿命比宇宙年龄还长），也可以是由亚稳态通过非弹性散射转变为短寿命态而触发的。我们专注于一个简单模型，其中暗物质是SU(2)隐藏扇区规范对称性的三重态，在几个GeV尺度上破缺，给暗规范玻色子带来约≲1 GeV的质量，这些玻色子与标准模型超荷发生动力学混合。纯衰变情景可以给出观测到的511 keV信号的角依赖性，且无需正电子扩散，而非弹性散射机制则要求正电子在湮灭前输运约~1 kpc的距离。我们注意到，能量为几个keV的X射线线（源于涉及顶部暗物质态的单光子衰变）可能为弥散X射线背景提供一个额外成分。该模型可通过拟议的低能固定靶实验进行检验。