半消灭机制下的拓扑冻结

我们指出，一种类似粒子物理学中的暗物质可以通过对拓扑 Skyrme 电流进行规格化来与标准模型耦合，该电流在红外中衡量暗 baryon number，从而给出一种技术上自然的暗物质模型。这种耦合允许进行一种半消灭过程 $\chi \chi \rightarrow \chi X_\mu$，其中 $X_\mu$ 为介导者规范玻色子，$\chi$ 为暗胚场，在该过程中起主导作用，决定暗物质的残留丰度。该拓扑相互作用纯为 $p$ 波，因而免于间接探测约束。我们表明，暗物质胚质量需在范围 $10$ MeV $\lesssim m_\chi \lesssim$ $1$ TeV 之间；在该范围的较轻端，还可能存在显著的自相互作用。我们讨论了在实验室探测此情景的前景，包括从 LHC 到低能 $e^+ e^-$ 互补子、未来 Higgs 工厂以及束流实验。