含标量、费米子的多组分暗物质及其在 LHC 上的信号

本分析的基本思想是构建一个由标量和一个费米子组成的两组分暗物质（DM）框架，其中不可忽略的 DM-DM 相互作用对热退耦（从而对遗迹密度）有贡献，但使其避开直接探测界限。因此，我们在标准模型（SM）之外引入一个标量单态（$S$）和三个矢量型费米子：两个单态（$\chi_1,\chi_2$）和一个双重态（$N$）。两个 DM 组分的稳定性由离散的 $\mathcal{Z}_2 \times {\mathcal{Z}^\prime}_2$ 对称性实现，额外的场在该对称性下作适当变换。具有相同 $\mathcal{Z}_2 \times {\mathcal{Z}^\prime}_2$ 电荷的费米子场（模型中为 $N,\chi_1$）在电弱对称性破缺（EWSB）后混合，其最轻组分成为 DM 候选者之一，而标量单态 $S$ 是通过 Higgs 门户耦合与可见 sector 相连的另一个 DM 组分。重费米子（$\chi_2$）通过 Yukawa 相互作用充当连接两个 DM 候选者的媒介。这通过 DM-DM 转换打开了较重 DM 组分的巨大参数空间。由费米子暗物质 sector 产生的强子宁静双轻子信号，可在大型强子对撞机（LHC）上观测到，并借助较轻标量 DM 组分的存在，通过 DM-DM 转换满足遗迹密度与直接搜寻界限。