复活孪生兄弟 WIMP 奇迹

在包含解决小等级问题所需最小粒子含量的孪生 Higgs 模型（即兄弟模型）中，孪生 tau 已被确认为一个有前景的暗物质候选者。然而，在这类场景中，孪生 tau 与原子核的弹性散射截面超出了 XENON1T 及其他近期直接探测实验的界限。在本文中，我们提出一种对兄弟孪生 Higgs 场景的修正，称之为 $\mathbb{Z}_2$FTH，其引入了可见与孪生超荷标量（具有 $Y = 2$）来破坏孪生电磁学。这导致孪生 tau 出现与其 Yukawa 耦合无关的新质量项，以及通过有质量孪生光子的额外湮灭通道。我们表明，这些特征使得右旋孪生 tau 能够以可接受的热遗迹丰度冻结退出，同时与原子核的散射速率远低于现有约束。尽管如此，该模型当前可行参数空间的很大部分仍处于计划中的直接探测实验的触及范围内。利用伽马射线和宇宙线反质子的间接探测前景在该模型中也颇具希望。此外，若孪生中微子较轻，所预测的 $\Delta N_\mathrm{eff} \approx 0.1$ 偏离将处于第四阶段 CMB 实验的触及范围内。最后，高亮度 LHC 应能通过带电标量搜索探测 $\mathbb{Z}_2$FTH 模型的整个参数空间。我们还讨论了长寿命粒子搜索如何开始约束兄弟孪生 Higgs 模型。