Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Khôi phục vật chất tối lepton đôi $$SU(2)_L$$ dưới ngưỡng TeV
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát cơ chế sản xuất vật chất tối (DM) loại hỗn hợp, nơi cả đóng góp nhiệt và không nhiệt tại hai thời điểm khác nhau thiết lập sự phong phú tồn dư của DM. Bố cục hỗn hợp này chuyển đổi không gian tham số của DM so với kịch bản DM thuần nhiệt. Chúng tôi xem xét cơ chế sản xuất này trong bối cảnh của vật chất tối lepton đôi $$SU(2)_L$$ được mở rộng với một đối tượng vô hướng tối phụ thêm (S). Thành phần trung hòa của lepton đôi tối có thể phục vụ như là một ứng cử viên DM ổn định, và trong kịch bản thuần nhiệt, nó bị thiếu hụt cũng như bị loại trừ khỏi các hạn chế phát hiện trực tiếp do tương tác lực mạnh của nó trong phạm vi khối lượng phụ TeV. Tuy nhiên, bên cạnh đóng góp nhiệt, việc sản xuất DM không nhiệt muộn từ sự phân rã của đối tượng vô hướng tối S tồn tại lâu giúp bổ sung sự thiếu hụt trong phong phú DM. Mặt khác, hạn chế phát hiện trực tiếp do tương tác gauge mạnh có thể được né tránh với sự hỗ trợ của một số vô hướng triplet $$SU(2)_L$$ (với $$Y=2$$), dẫn đến một DM giả Dirac. Để thực hiện kịch bản đề xuất của chúng tôi, chúng tôi áp đặt một đối xứng rời rạc $${\mathcal {Z}}_2$$, dưới đó cả $$\Psi$$ và S đều là số lẻ trong khi phần còn lại của các trường là số chẵn. Chúng tôi tìm thấy DM giả Dirac lepton đôi với khối lượng $$\sim 450{-}1200$$ GeV, tương thích với mật độ dư tồn thấy được, hạn chế phát hiện trực tiếp, gián tiếp và tìm kiếm collider hiện có.
Từ khóa
#vật chất tối #lepton đôi #cơ chế sản xuất hỗn hợp #khám phá collider #lý thuyết \$SU(2)_L\$Tài liệu tham khảo
F. Zwicky, Helv. Phys. Acta 6, 110 (1933)
V.C. Rubin, W.K. Ford Jr., Astrophys. J. 159, 379 (1970)
D. Clowe, M. Bradac, A.H. Gonzalez, M. Markevitch, S.W. Randall, C. Jones, D. Zaritsky, Astrophys. J. Lett. 648, L109 (2006). arXiv:astro-ph/0608407
N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020). arXiv:1807.06209. [Erratum: Astron. Astrophys. 652, C4 (2021)]
K. Abe et al. (T2K), Phys. Rev. Lett. 107, 041801 (2011). arXiv:1106.2822
Y. Abe et al. (Double Chooz), Phys. Rev. Lett. 108, 131801 (2012). arXiv:1112.6353
F.P. An et al. (Daya Bay), Phys. Rev. Lett. 108, 171803 (2012). arXiv:1203.1669
J.K. Ahn et al. (RENO), Phys. Rev. Lett. 108, 191802 (2012). arXiv:1204.0626
P. Adamson et al. (MINOS), Phys. Rev. Lett. 110, 171801 (2013). arXiv:1301.4581
P.A. Zyla et al. (Particle Data Group), PTEP 2020, 083C01 (2020)
P. Minkowski, Phys. Lett. B 67, 421 (1977)
R.N. Mohapatra, G. Senjanovic, Phys. Rev. Lett. 44, 912 (1980)
J. Schechter, J.W.F. Valle, Phys. Rev. D 22, 2227 (1980)
M. Gell-Mann, P. Ramond, R. Slansky, Conf. Proc. C 790927, 315 (1979). arXiv:1306.4669
R.N. Mohapatra, G. Senjanovic, Phys. Rev. D 23, 165 (1981)
G. Lazarides, Q. Shafi, C. Wetterich, Nucl. Phys. B 181, 287 (1981)
C. Wetterich, Nucl. Phys. B 187, 343 (1981)
J. Schechter, J.W.F. Valle, Phys. Rev. D 25, 774 (1982)
B. Brahmachari, R.N. Mohapatra, Phys. Rev. D 58, 015001 (1998). arXiv:hep-ph/9710371
R. Foot, H. Lew, X.G. He, G.C. Joshi, Z. Phys. C 44, 441 (1989)
E.W. Kolb, M.S. Turner, The Early Universe, vol. 69 (1990). ISBN 978-0-201-62674-2
J.L. Feng, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 48, 495 (2010). arXiv:1003.0904
L. Roszkowski, E.M. Sessolo, S. Trojanowski, Rep. Prog. Phys. 81, 066201 (2018). arXiv:1707.06277
M. Schumann, J. Phys. G 46, 103003 (2019). arXiv:1903.03026
T. Lin, PoS 333, 009 (2019). arXiv:1904.07915
G. Arcadi, M. Dutra, P. Ghosh, M. Lindner, Y. Mambrini, M. Pierre, S. Profumo, F.S. Queiroz, Eur. Phys. J. C 78, 203 (2018). arXiv:1703.07364
A. Tan et al. (PandaX-II), Phys. Rev. Lett. 117, 121303 (2016). arXiv:1607.07400
E. Aprile et al. (XENON), Phys. Rev. Lett. 119, 181301 (2017). arXiv:1705.06655
D.S. Akerib et al. (LUX), Phys. Rev. Lett. 118, 021303 (2017). arXiv:1608.07648
C. Amole et al. (PICO), Phys. Rev. D 100, 022001 (2019). arXiv:1902.04031
M. Aguilar et al. (AMS), Phys. Rev. Lett. 110, 141102 (2013)
J. Buckley et al. (2013). arXiv:1310.7040
J.M. Gaskins, Contemp. Phys. 57, 496 (2016). arXiv:1604.00014
A. Albert et al. (Fermi-LAT, DES), Astrophys. J. 834, 110 (2017). arXiv:1611.03184
M.L. Ahnen et al. (MAGIC, Fermi-LAT), JCAP 02, 039 (2016). arXiv:1601.06590
T. Bringmann, C. Weniger, Phys. Dark Universe 1, 194 (2012). arXiv:1208.5481
M. Cirelli, PoS ICRC2015, 014 (2016). arXiv:1511.02031
F. Kahlhoefer, Int. J. Mod. Phys. A 32, 1730006 (2017). arXiv:1702.02430
A. Boveia, C. Doglioni, Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 68, 429 (2018). arXiv:1810.12238
L.J. Hall, K. Jedamzik, J. March-Russell, S.M. West, JHEP 03, 080 (2010). arXiv:0911.1120
J. König, A. Merle, M. Totzauer, JCAP 11, 038 (2016). arXiv:1609.01289
A. Biswas, A. Gupta, JCAP 09, 044 (2016). arXiv:1607.01469. [Addendum: JCAP 05, A01 (2017)]
N. Bernal, M. Heikinheimo, T. Tenkanen, K. Tuominen, V. Vaskonen, Int. J. Mod. Phys. A 32, 1730023 (2017). arXiv:1706.07442
D. Borah, B. Karmakar, D. Nanda, JCAP 07, 039 (2018). arXiv:1805.11115
D.K. Ghosh, P. Ghosh, S. Jeesun, JCAP 07, 012 (2023). https://doi.org/10.1088/1475-7516/2023/07/012. arXiv:2301.13754
Y. Hochberg, E. Kuflik, T. Volansky, J.G. Wacker, Phys. Rev. Lett. 113, 171301 (2014). arXiv:1402.5143
F. D’Eramo, N. Fernandez, S. Profumo, JCAP 05, 012 (2017). arXiv:1703.04793
A.D. Medina, Phys. Lett. B 770, 161 (2017). arXiv:1409.2560
L. Puetter, J.T. Ruderman, E. Salvioni, B. Shakya (2022). arXiv:2208.08453
R. Frumkin, Y. Hochberg, E. Kuflik, H. Murayama, Phys. Rev. Lett. 130, 121001 (2023). arXiv:2111.14857
M. Fairbairn, J. Zupan, JCAP 07, 001 (2009). arXiv:0810.4147
B. Díaz Sáez, P.E. Contreras (2023). arXiv:2307.07760
D. Borah, A. Gupta, Phys. Rev. D 96, 115012 (2017). arXiv:1706.05034
A. Biswas, D. Borah, D. Nanda, JCAP 09, 014 (2018). arXiv:1806.01876
E. Ma, Phys. Rev. D 73, 077301 (2006). arXiv:hep-ph/0601225
E. Ma, D. Suematsu, Mod. Phys. Lett. A 24, 583 (2009). arXiv:0809.0942
N. Arkani-Hamed, S. Dimopoulos, S. Kachru (2005). arXiv:hep-th/0501082
F. D’Eramo, Phys. Rev. D 76, 083522 (2007). arXiv:0705.4493
S. Bhattacharya, P. Ghosh, N. Sahoo, N. Sahu, Front. Phys. 7, 80 (2019). arXiv:1812.06505
R. Mahbubani, L. Senatore, Phys. Rev. D 73, 043510 (2006). arXiv:hep-ph/0510064
S. Bhattacharya, N. Sahoo, N. Sahu, Phys. Rev. D 93, 115040 (2016). arXiv:1510.02760
S. Bhattacharya, N. Sahoo, N. Sahu, Phys. Rev. D 96, 035010 (2017). arXiv:1704.03417
B. Barman, D. Borah, P. Ghosh, A.K. Saha, JHEP 10, 275 (2019). arXiv:1907.10071
P. Ghosh, P. Konar, A.K. Saha, S. Show, JCAP 10, 017 (2022). arXiv:2112.09057
S. Dey, P. Ghosh, S.K. Rai, Eur. Phys. J. C 82, 876 (2022). arXiv:2202.11638
S. Bhattacharya, S. Jahedi, J. Wudka, JHEP 05, 009 (2022). arXiv:2106.02846
P. Konar, A. Mukherjee, A.K. Saha, S. Show, Phys. Rev. D 102, 015024 (2020). arXiv:2001.11325
P. Konar, A. Mukherjee, A.K. Saha, S. Show, JHEP 03, 044 (2021). arXiv:2007.15608
S. Bhattacharya, P. Ghosh, J. Lahiri, B. Mukhopadhyaya, JHEP 12, 049 (2022). arXiv:2202.12097
K.M. Nollett, G. Steigman, Phys. Rev. D 91, 083505 (2015). arXiv:1411.6005
D. Mahanta, D. Borah, JCAP 11, 021 (2019). arXiv:1906.03577
C. Bonilla, L.M.G. de la Vega, J.M. Lamprea, R.A. Lineros, E. Peinado, New J. Phys. 22, 033009 (2020). arXiv:1908.04276
M. Drees, H. Iminniyaz, M. Kakizaki, Phys. Rev. D 73, 123502 (2006). arXiv:hep-ph/0603165
G.F. Giudice, E.W. Kolb, A. Riotto, Phys. Rev. D 64, 023508 (2001). arXiv:hep-ph/0005123
S.D. Thomas, J.D. Wells, Phys. Rev. Lett. 81, 34 (1998). arXiv:hep-ph/9804359
J. Abdallah et al. (DELPHI), Eur. Phys. J. C 31, 421 (2003). arXiv:hep-ex/0311019
G. Cynolter, E. Lendvai, Eur. Phys. J. C 58, 463 (2008). arXiv:0804.4080
A.M. Sirunyan et al. (CMS), Phys. Lett. B 793, 520 (2019). arXiv:1809.05937
J. Aalbers et al. (LZ), Phys. Rev. Lett. 131, 041002 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.041002. arXiv:2207.03764
K. Griest, D. Seckel, Phys. Rev. D 43, 3191 (1991)
J. Edsjo, P. Gondolo, Phys. Rev. D 56, 1879 (1997). arXiv:hep-ph/9704361
G. Bélanger, F. Boudjema, A. Pukhov, A. Semenov, Comput. Phys. Commun. 192, 322 (2015). arXiv:1407.6129
A. Alloul, N.D. Christensen, C. Degrande, C. Duhr, B. Fuks, Comput. Phys. Commun. 185, 2250 (2014). arXiv:1310.1921
S. Bhattacharya, P. Poulose, P. Ghosh, JCAP 04, 043 (2017). arXiv:1607.08461
M. Cirelli, N. Fornengo, A. Strumia, Nucl. Phys. B 753, 178 (2006). arXiv:hep-ph/0512090
S. Bhattacharya, P. Ghosh, N. Sahu, JHEP 02, 059 (2019). arXiv:1809.07474
J.L. Feng, A. Rajaraman, F. Takayama, Phys. Rev. D 68, 063504 (2003). arXiv:hep-ph/0306024
R. Coy, A. Gupta, T. Hambye, Phys. Rev. D 104, 083024 (2021). arXiv:2104.00042
T.P. Cheng, L.-F. Li, Phys. Rev. D 22, 2860 (1980)
A. Arhrib, R. Benbrik, M. Chabab, G. Moultaka, M.C. Peyranere, L. Rahili, J. Ramadan, Phys. Rev. D 84, 095005 (2011). arXiv:1105.1925
A.M. Baldini et al. (MEG), Eur. Phys. J. C 76, 434 (2016). arXiv:1605.05081
R. Essig, Phys. Rev. D 78, 015004 (2008). arXiv:0710.1668
D. Tucker-Smith, N. Weiner, Phys. Rev. D 64, 043502 (2001). arXiv:hep-ph/0101138
B. Barman, S. Bhattacharya, P. Ghosh, S. Kadam, N. Sahu, Phys. Rev. D 100, 015027 (2019). arXiv:1902.01217
J. Hisano, K. Ishiwata, N. Nagata, T. Takesako, JHEP 07, 005 (2011). arXiv:1104.0228
L. Calibbi, L. Lopez-Honorez, S. Lowette, A. Mariotti, JHEP 09, 037 (2018). arXiv:1805.04423
A. Belyaev, S. Prestel, F. Rojas-Abbate, J. Zurita, Phys. Rev. D 103, 095006 (2021). arXiv:2008.08581
P. Ghosh, T. Ghosh, S. Roy (2022). arXiv:2211.15640
E. Akhmedov, Majorana Neutrinos and Other Majorana Particles: Theory and Experiment (2014). arXiv:1412.3320
J. Hisano, K. Ishiwata, N. Nagata, Phys. Lett. B 690, 311 (2010). arXiv:1004.4090
R. Amintaheri (2022). arXiv:2211.11899