通往暗物质的自旋门户

本工作中我们研究暗物质场在齐次洛伦兹群(Homogeneous Lorentz Group)的 $(1,0)\oplus(0,1)$ 表示下变换的可能性。在有效理论方法中，我们研究暗物质与标准模型场相互作用的最低维项，假设暗物质场在标准模型规范群下为单态。存在三个四维算符，其中两个产生通往暗物质的希格斯门户(Higgs portal)。第三个算符将光子与 $Z^0$ 场耦合到暗物质的更高多极矩，产生通往暗物质的\textit{自旋门户}(spin portal)。对于质量低于 $Z^0$ 质量一半的暗物质($D$)，衰变 $Z^0\to \bar{D} D$ 与 $H\to \bar{D}D$ 在运动学上被允许，并对 $Z^0$ 与 $H$ 的不可见宽度(invisible widths)有贡献。我们计算这些衰变，并利用关于这些不可见宽度的实验结果来约束低能常数的值，总体上发现自旋门户的效应可能比希格斯门户的效应更重要。我们在我们的形式体系中计算暗物质遗迹密度(relic density)，使用来自 $Z^0$ 与 $H$ 不可见宽度的低能常数约束，并将我们的结果与测得遗迹密度比较，发现具有 $(1,0)\oplus(0,1)$ 时空结构的暗物质必须具有质量 $M>43 ~ GeV$。