半产生过程中的无菌中微子门户暗物质

在本文中,我们研究 $Z_3$ 对称性下的微弱无菌中微子门户暗物质。暗区由一个费米子单态 $\chi$ 和一个标量单态 $\phi$ 组成,在 $Z_3$ 对称性下变换为 $\chi\to e^{i2\pi/3}\chi, \phi\to e^{i2\pi/3}\phi$。将费米子单态 $\chi$ 视为暗物质候选者,新的相互作用项 $y_\chi \phi \bar{\chi^c}\chi$ 和 $\mu\phi^3/2$ 可诱导多种新产生通道。例如,当 $m_\phi>2m_\chi$ 时,对衰变 $\phi\to\chi\chi$ 可能是主导通道,而非延迟衰变 $\phi\to\chi\nu$。另一吸引人的情形是,当暗区最初通过散射过程 $NN\to\chi\chi, NN\to\phi\phi,h\nu\to\chi\phi$ 产生,则半产生过程 $N \chi\to\phi\phi, N\phi\to\phi\chi, N\chi\to\chi\chi$ 可导致暗区丰度的指数增长。在 $Z_3$ 对称模型中还考虑了无菌中微子的现象学以及暗标量的宇宙学影响。