具有偶然 $\mathbb{Z}^{}_4$ 对称性的标量与费米子两分量 SIMP 暗物质

本文首次构造了一个两分量强相互作用大质量粒子（SIMP）暗物质（DM）模型，其中一个复标量和一个矢量型费米子充当 SIMP DM 候选者。在 $\text{U}(1)^{}_\textsf{D}$ 规范对称性破缺后，这两个粒子由于偶然的 $\mathbb{Z}^{}_4$ 对称性而稳定。通过引入一个额外的复标量作为 SIMP 粒子间的中介，该模型可具有决定 DM 遗迹密度的 $3 \to 2$ 过程。另一方面，SIMP DM 粒子可通过 $\text{U}(1)^{}_\textsf{D}$ 规范耦合与热浴保持动力学平衡直至 DM 冻结温度。最重要的是，我们发现一个不可避免的双圈诱导 $2 \to 2$ 过程，其与 $3 \to 2$ 过程紧密关联，将在 DM 化学冻结后重新分布 SIMP DM 的数密度。此外，与其他 SIMP 模型相比，该重新分布会显著修改 DM 自相互作用截面的预言。包含双圈诱导的 $2 \to 2$ 湮灭对于获得正确的 DM 现象学至关重要。