源自亚稳态额外暗物质成分与亲轻子 Yukawa 相互作用的 PAMELA/ATIC 异常

我们提出了一个包含两种暗物质（DM）成分的超对称模型，以解释 PAMELA/HEAT 和 ATIC/PPB-BETS 观测到的银河系正电子超量：一种是常规的（类 bino 的）最轻超对称粒子（LSP）\chi，另一种是 TeV 尺度的亚稳态中性单态 N_D，它是一个 Dirac 费米子 (N,N^c)。在该模型中，N_D 主要通过一个保持 R 宇称的 6 维算符衰变为 \chi e^+e^-，其寿命 \tau_N\sim 10^{26} 秒。我们引入了一对类矢量超重 SU(2) 轻子二重态 (L,L^c) 和轻子单态 (E,E^c)。导致 N_D 衰变的 6 维算符由亲轻子 Yukawa 相互作用通过 W\supset Ne^cE+Lh_dE^c+m_{3/2}l_1L^c（量级为 1 的无量纲耦合）以及规范相互作用通过 {\cal L}\supset \sqrt{2} g'\tilde{e}^{c*}e^c\chi + h.c. 产生。类矢量轻子的超重质量 (M_L, M_E\sim 10^{16} GeV) 是 N_D 长寿命的原因。该模型中的低能场谱恰好是 MSSM 场与 N_D。即使在总暗物质密度中 N_D 的比例远小于 \chi 的情况 [{\cal O}(10^{-10}) \lesssim n_{N_D}/n_\chi] 下，通过采用相对较轻的类矢量轻子质量 (10^{13} GeV \lesssim M_{L,E} \lesssim 10^{16} GeV)，也能解释观测到的正电子超量。电子质量的小量级也得到了解释。该模型很容易嵌入到翻转 SU(5) 大统一理论中，这是一个亲轻子的统一理论。