双组分暗物质

我们研究了一个标准模型（SM）的扩展，包含两个相互作用的冷暗物质（DM）候选者：一个中性马约拉纳费米子（$\nu$）和一个中性标量单态（$\varphi$）。标量$\varphi$通过“希格斯门户”耦合与SM相互作用，而$\nu$在树图级别仅通过汤川相互作用与$\varphi$相互作用。通过数值求解玻尔兹曼方程找到$\nu$和$\varphi$的剩余丰度；对于$m_\nu > m_\varphi$的情况，我们还推导了一个可靠的近似解析解。讨论了两种DM组分之间相互作用的影响。对参数空间进行了扫描，以确定与WMAP暗物质剩余丰度数据以及XENON100直接探测限制（对DM-核子散射截面）一致的区域。我们发现，尽管WMAP约束允许参数空间的大片区域，但XENON100数据严重限制了参数空间。仅考虑树图级别产生的振幅，标量质量有三个允许区域：$m_\varphi \sim 62.5$ GeV（对应负责$\varphi\varphi$湮灭为SM粒子的希格斯玻色子共振附近），$m_\varphi \simeq 130-140$ GeV和$m_\varphi \gtrsim 3$ TeV。还计算并讨论了1圈诱导的$\nu$-核子散射。考虑了CREST-II实验直接探测暗物质的可能性。