$Z^\prime_{BL}$ 门户暗物质与 LHC Run-2 结果

我们考虑标准模型（SM）的最小规范 $B-L$ 扩展中的一个简洁暗物质情景，其中 SM 中的整体 $B-L$（重子数减轻子数）对称性被规范化，并引入了三代右手中微子和一个 $B-L$ 希格斯场。随着 $B-L$ 希格斯场的真空期望值（VEV）导致 $B-L$ 规范对称性破缺，在 SM 电弱对称性破缺后，产生中微子质量的跷跷板机制自动实现。在此模型背景下，我们引入一个 $Z_2$ 宇称，并赋予一个右手中微子奇宇称，而其他场为偶宇称。因此，暗物质候选者被确定为具有奇 $Z_2$ 宇称的右手马约拉纳中微子，保持了粒子内容的最小性。当暗物质粒子主要通过 $B-L$ 规范玻色子（$Z^\prime_{BL}$ 玻色子）与 SM 粒子相互作用时，其遗迹丰度仅由三个自由参数决定：$B-L$ 规范耦合（$\alpha_{BL}$）、$Z^\prime_{BL}$ 玻色子质量（$m_{Z^\prime}$）和暗物质质量（$m_{DM}$）。利用宇宙学对暗物质遗迹丰度的上限，我们得到了 $\alpha_{BL}$ 作为 $m_{Z^\prime}$ 函数的下限。另一方面，我们将最近 LHC Run-2 上搜索 $Z^\prime$ 玻色子共振的结果解释为 $\alpha_{BL}$ 作为 $m_{Z^\prime}$ 函数的上限。结合两者，我们确定了这一“$Z^\prime_{BL}$ 门户”暗物质情景的允许参数区域，其结果为一个狭窄窗口，质量下限为 $m_{Z^\prime} > 2.5$ TeV。