双谜题，一个解决方案：夸克振荡子质量与隐蔽暗物质
摘要
我们提出了一个基于额外 U(1)_X 规范对称性的最小化 secluded 暗物质（DM）框架。该模型包含一个 Dirac DM 粒子 χ、三个质量为 M_{N,I} 的重夸克振荡子 N_I，以及一个与标准模型希格斯双重子 Φ 混合的单称标量 R。一种对称禁止了 Φ-R 门户在树层；其主要门户则源于产生活性夸克振荡子质量 m_{ν,I} 所需的同一 Yukawa 结构，暗示 tan(2α) ∝ ∑_I m_{ν,I} M^2_{N,I}/(v_h m_H^2)，其中 v_h 和 m_H 为 SM 希格斯 VEV 和质量。对于质量在多 TeV 范围内的重夸克振荡子，这导致自然的微小混合，tan(2α) ~ 5×10^{-11}(M_N/10 TeV)^2，这强烈抑制了 DM 在直接、间接和实验室搜索中的信号。对于 TeV 级以上的重夸克振荡子，DM-核子横截面可以进入直接探测实验的探测范围。可见子域和暗子域在约重夸克振荡子质量的数倍温度下热化，然后随后解耦，通常随略微更热的暗浴演化。在 secluded regime 中，当 tan(2α) << 1 且 m_χ > m_{H_p} 时，余弦密度由 p 波湮灭 χ\barχ → H_p H_p 决定（其中 H_p 为暗子域的类似希格斯粒子），而产生观察余弦密度所需的暗子域 Yukawa 耦合为 ~ (0.1-1)，与标准 WIMP 情形相同。对于质量 ≥ 10 TeV 的重夸克振荡子，介子在核子产生之前湮灭，不会破坏 BBN 可见性，而微小的门户抑制当前和近期灵敏度以下的信号。该模型将两个长期存在的谜题——DM 信号的缺失和夸克振荡子质量之微小性——置于一个可预测的热力学框架中。
引用
@article{arxiv.2511.19622,
title = {Two Puzzles, One Solution: Neutrino Mass and Secluded Dark Matter},
author = {Mattia Di Mauro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.19622},
year = {2025}
}
备注
6 pages and 2 figures, with additional material in the appendices. Comments are welcome!