具有局域 $Z_{3}$ 对称性的自相互作用标量暗物质

我们构建了一个具有局域离散 $Z_{3}$ 对称性的自相互作用标量暗物质 (DM) 模型，该对称性稳定了弱能标标量暗物质 $X$。该模型假设存在一个具有局域 $U(1)_X$ 暗规范对称性的隐藏扇区，该对称性通过暗希格斯场 $\phi_X$ 的非零真空期望值 ($\langle \phi_X \rangle \neq 0$) 自发破缺为 $Z_3$ 子群。与全局 $Z_3$ 暗物质模型相比，局域 $Z_3$ 模型多了两个新场：一个暗规范场 $Z^{'}$ 和一个暗希格斯场 $\phi$（$U(1)_X$ 破缺的残余）。在施加包括自旋无关直接探测截面上限和热遗迹密度在内的各种约束后，我们发现，与全局 $Z_3$ 模型相反，局域 $Z_3$ 模型允许质量小于 $125$ GeV 的标量暗物质。这是由于局域 $Z_3$ 模型中开启了暗物质对湮灭为 $Z^{'}$ 和 $\phi$ 的新通道。新开放的暗物质质量区域的大部分可通过 XENON1T 及其他类似的未来实验进行探测。此外，如果 $\phi$ 足够轻（几 MeV $\lesssim m_\phi \lesssim$ O(100) MeV），它可以产生适当大小的暗物质自相互作用并解释天体物理小尺度结构异常。这将导致希格斯玻色子衰变为一对暗希格斯玻色子的奇异衰变，可在 LHC 和 ILC 上进行检验。