SO(10)中的赝Goldstone暗物质

我们在$SO(10)$大统一理论(GUT)中提出一种赝Goldstone玻色子暗物质(pGDM)粒子。由于其Goldstone性质，该pGDM规避了直接暗物质探测实验——否则这些实验会严重限制暗物质模型的参数空间。在$SO(10)$中，pGDM被嵌入为属于${\bf 16_H}$和${\bf 126_H}$表示的Standard Model (SM)单态标量的线性组合。我们考虑$SO(10)$对称性破缺(SB)到SM的两条中间路径：$SU(5) \times U(1)_X$和Pati-Salam的$SU(4)_c \times SU(2)_L \times SU(2)_R$(4-2-2)规范群。分别在两种情形中触发$U(1)_X$和4-2-2对称性破缺的${\bf 126_H}$真空期望值，决定了pGDM寿命，其天体物理下限给出了最严格的约束之一。对于$SO(10)$的4-2-2路径，成功的SM规范耦合统一要求4-2-2破缺尺度为${\cal O} (10^{11})$ GeV，大部分参数空间被排除。另一方面，对于$SU(5) \times U(1)_X$路径，$U(1)_X$破缺尺度可以显著更高，允许大范围的参数空间。此外，$SU(5)$情形下的质子寿命被预言为$4.53 \times 10^{34}$年，处于Hyper-Kamiokande实验的灵敏度范围内。我们还检验了来自Large Hadron Collider以及Fermi-LAT和MAGIC实验间接暗物质搜寻对该模型参数空间的约束。