额外维度中的厚膜与受抑制的暗耦合

在本文中，我们表明如果采用单个平坦的额外维度（ED），则新的轻暗物质介质与 SM 粒子之间的相互作用可以自然地被抑制。在此设定中，SM 场局域于一个有限宽度的“胖”膜中，类似于 Universal Extra Dimensions（UED）模型，而 DM 则被限制在 ED 区间另一端的薄膜中。在胖膜上包含介质场的膜局域动能项后，SM 与这些轻介质之间的耦合可比我们假设为典型规范耦合的介质与 DM 之间的相应耦合小几个数量级。我们研究了该情景对 5 维体中的矢量（即暗光子，DP）和标量介质场的影响。在此设定中，通常用于抑制轻介质耦合的动能混合是不需要的。这里我们假设 SM 粒子通过其 $B-L$ 电荷与 DP 耦合，而 DP 通过暗电荷与 DM 耦合。矢量 DP 耦合以及与 SM 的相应 Higgs 门户耦合均被证明在量级上自然很小，其大小依赖于 5 维紧致化半径 $R^{-1} \sim 0.1-1$ GeV 与 SM 膜厚度 $L^{-1} \sim 2-10$ TeV 的比值，该范围的选择是为了避开 LHC 及其他实验约束。在此框架下，对于广泛的参数选择可获得观测到的 DM 遗迹丰度，而直接 DM 探测与 Higgs 不可见宽度带来的约束不会对该模型构成重大挑战。最后，该机制可在当前及未来的实验中产生独特信号，因为它将 UED 与 DP 模型的若干共同特征结合在单一 ED 设定中。