基于 Z_N 对称性的多组分标量暗物质：系统性分析

暗物质可能并非由一种基本粒子组成，而是由不同物种构成，每一种都贡献观测到的暗物质密度的一部分。该情景——被称为多组分暗物质——的一个主要理论困难是解释这些不同粒子的稳定性。施加单一的 $Z_N$ 对称性（可能是自发破缺的 $U(1)$ 规范对称性的残余）似乎是同时稳定多个暗物质粒子的最简单方式。在本文中，我们基于各种 $Z_N$ 对称性（$N\leq 10$）以及在其下带电的不同标量场集合，系统性地研究了多组分暗物质的情景。这些情景的一个普遍特征是稳定粒子的数目不由拉格朗日量决定，而是取决于带电于 $Z_N$ 对称性的不同场的质量之间的关系。我们明确得到并说明了与多达五个暗物质粒子一致的参数空间区域。对于奇数 $N$，所有这些粒子都是复的，而对于偶数 $N$，其中一个可以是实的。在此框架内，可实现许多多组分暗物质的新模型。