最小 $B-L$ 模型中的 $Z^\prime$ 门户暗物质

本文考虑了在标准模型 (SM) 的最小扩展（即具有 $B-L$（重子数减去轻子数）规范对称性）背景下的暗物质场景，其中引入了 $B-L$ 荷为 $-1$ 的三个右手中微子和 $B-L$ 荷为 $+2$ 的 $B-L$ Higgs 场，分别用于使模型无反常和破缺 $B-L$ 规范对称性。$B-L$ 规范对称性破缺为右手中微子产生了 Majorana 质量。我们向模型中引入了 Z$_2$ 对称性，并仅赋予其中一个右手中微子奇宇称，因此该 Z$_2$-奇右手中微子是稳定的，且是模型中唯一的暗物质候选者。所谓的最小跷跷板机制与另外两个右手中微子共同作用，重现了当前的中微子振荡数据。我们考虑了暗物质粒子通过 $B-L$ 规范玻色子（$Z^{\prime}_{B-L}$ 玻色子）与 SM 粒子进行交流的情形，并根据观测到的暗物质遗迹密度，推导出了 $B-L$ 规范耦合（$\alpha_{B-L}$）作为 $Z^{\prime}_{B-L}$ 玻色子质量（$m_{Z^{\prime}}$）函数的下限。另一方面，我们将近期关于 $Z^{\prime}$ 玻色子共振搜索的 LHC Run-2 结果解释为 $\alpha_{B-L}$ 作为 $m_{Z^{\prime}}$ 函数的上限。这两个约束条件互为补充，缩小了该“$Z^{\prime}$ 门户”暗物质场景的允许参数区域，得出质量下限 $m_{Z^{\prime}} \geq 3.9$ TeV。