借助转化机制复兴 $Z^\prime$ 门户暗物质模型

在许多具有扩展规范对称性的新物理模型中，新的规范玻色子 $Z'$ 可以传递暗物质与标准模型粒子之间的相互作用。对于传统的 $Z^\prime$ 门户暗物质，对撞机和直接探测约束通常构成重大挑战。为了解决这一紧迫问题，本文提出了一个基于规范 $U(1)_{B-L}$ 对称性的新基准模型，该模型引入了一个狄拉克暗费米子 $\tilde{\chi}_1$ 和一个更重的伙伴 $\tilde{\chi}_2$，它们分别具有零和非零的 $U(1)_{B-L}$ 电荷。包含质量项 $\delta m \bar{\tilde{\chi}}_1\tilde{\chi}_2$ 会导致质量本征态中的暗费米子 $\chi_1$ 和 $\chi_2$，其中较轻的 $\chi_1$ 被视为暗物质候选者。在压缩质量谱 $m_{\chi_1}\simeq m_{\chi_2}$ 的情况下，会出现各种有趣的残余密度过程，例如散射过程 $\chi_2f\to\chi_1f$、转化过程 $\chi_2\chi_i\to\chi_1\chi_j$ 和共湮灭过程 $\chi_1\chi_2\to f\bar{f}$。由于暗费米子之间的小混合角 $\theta$，暗物质 $\chi_1$ 到规范玻色子 $Z'$ 的小有效规范耦合是该模型的一个显著特征，使得该模型在许多方面的现象学前景更加广阔。在本文中，我们在共振和 secluded 场景的框架内研究了通过新机制产生暗物质的过程。也考虑了来自对撞机、暗物质和宇宙学的现象学约束。我们报告说，转化机制在当前约束下同时受到共振和 secluded 场景的青睐。