非阿贝尔暗物质：模型与约束
高能物理 - 唯象学
2009-10-29 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
众多实验异常现象暗示存在具有小质量劈裂的暗物质(DM)多重态chi_i。我们调研了由新SU(2)规范对称性的低维表示中的暗物质产生的最简单此类模型，其规范玻色子质量很小，mu < 1 GeV。我们确定了用于解释PAMELA、Fermi和INTEGRAL/SPI轻子过剩现象的首选参数：M_chi ~ 1 TeV, mu ~ 100 MeV, alpha_g ~ 0.04以及chi chi -> 4e湮灭通道，同时与来自遗迹密度、弥散伽马射线和宇宙微波背景(CMB)的约束保持一致。如果暗物质湮灭主要发生在子晕中，而激发（与解释511 keV过剩的激发暗物质提议相关）发生在银河系中心(GC)，由于重子引起的银河系中心更高的速度弥散，这种一致性会得到加强。我们推导了这些模型普遍适用的新约束和预言。值得注意的是，激发暗物质态chi' -> chi gamma的衰变在单圈图产生，可能为INTEGRAL/SPI提供新信号；大爆炸核合成(BBN)对暗SU(2)规范玻色子密度的约束意味着SU(2)规范玻色子与光子之间的混合参数epsilon存在下界。这些考虑排除了衰变为e^+e^-的规范玻色子长寿命的可能性。我们详细研究了二重态、三重态和五重态暗物质模型，表明正常和倒转质量层级都可能出现，其质量劈裂可以参数化地小于（例如，O(100) keV）典型的MeV量级劈裂。对于倒转质量层级的情况，我们给出了确保中间暗物质态稳定性的Z_2对称性的系统处理，这对于增强来自激发暗物质机制的511 keV信号具有重要意义。
引用
@article{arxiv.0907.4746,
title = {Nonabelian dark matter: models and constraints},
author = {Fang Chen and James M. Cline and Andrew R. Frey},
journal= {arXiv preprint arXiv:0907.4746},
year = {2009}
}
备注
28 pages, 17 figures; v2. added brief comment, references