标量暗物质与矢量暗物质的检验

我们研究并比较两种简单的暗物质（DM）模型：矢量与标量暗物质模型。两模型均要求存在两个物理 Higgs 玻色子 $h_1$ 和 $h_2$，它们来自标准 Higgs 二重态 $H$ 与复单态 $S$ 的混合分量。在矢量模型中，额外的 $U(1)$ 对称性由复场 $S$ 的真空自发破缺。这导致产生一个重规范玻色子 $X^\mu$，它是被暗电荷共轭对称性 $S \to S^*$、$X^\mu\to -X^\mu$ 稳定的 DM 候选者。另一方面，在标量模型中规范群仍为标准群。DM 场 $A$ 是 $S$ 的虚部，稳定对称性同样是暗电荷共轭 $S \to S^*$（$A \to - A$）。在此情形下，为避免自发破缺，$U(1)$ 对称性在标量势中被显式但软地破缺。我们研究了区分两模型的可能性。我们分析了对撞机、宇宙学、DM 直接及间接探测约束，并表明在非标准 Higgs 玻色子质量与 DM 粒子质量所张成的空间中，存在实验界限排除其中一模型的区域。我们还考虑了对撞机上区分模型的可能性，并得出结论：过程 $e^+e^-\to Z + \text{DM}$ 提供了区分模型的有用工具。