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B-L规范相互作用下的右手中微子暗物质。 (英语) Zbl 1377.85017号

摘要:我们研究了标准模型最小(U(1){B-L})规范扩展中的右手中微子(RHN)暗物质候选。U(1){B-L}规范对称性提供了三个RHN,它们可以解决中微子质量、残余暗物质和宇宙物质-反物质不对称性的起源问题。这三种物质中最轻的一种被视为暗物质候选,它处于(B-L)规范相互作用之下。我们通过冻结或冻结机制研究了这个具有正确遗迹密度的候选暗物质的各种情况。一个可行的RHN暗物质质量范围很广,包括keV到TeV尺度。我们强调了亚电弱标度光(B-L)规范玻色子的情况,并确定了由暗物质物理激发的参数区域,该参数区域可以通过包括CERN SHiP实验在内的计划实验进行测试。

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85A40型 天体物理学宇宙学
81T60型 量子力学中的超对称场论
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参考文献:

[1] T.Yanagida,中微子的水平对称性和质量,Conf.Proc。C 7902131(1979)95【灵感】。
[2] M.Gell-Mann、P.Ramond和R.Slansky,复杂自旋和统一理论,Conf.Proc。C 790927(1979)315[arXiv:1306.4669]【灵感】。
[3] S.L.Glashow,《基本粒子物理的未来》,北约科学出版社。序列号。B 61(1980)687【灵感】。
[4] P.Minkowski,μeγ以109μon衰变中的一个的速率?,物理学。莱特。B 67(1977)421【灵感】。
[5] T.Asaka、S.Blanchet和M.Shaposhnikov,《nuMSM,暗物质和中微子质量》,物理学。莱特。B 631(2005)151[hep-ph/0503065]【灵感】。
[6] T.Asaka和M.Shaposhnikov,νMSM,宇宙的暗物质和重子不对称性,物理学。莱特。B 620(2005)17[hep-ph/0505013]【灵感】。
[7] A.Boyarsky、O.Ruchayskiy和M.Shaposhnikov,《无菌中微子在宇宙学和天体物理学中的作用》,Ann.Rev.Nucl。第部分。科学.59(2009)191[arXiv:0901.0011][灵感]。 ·doi:10.1146/annurev.nucl.010909.083654
[8] S.Alekhin等人,欧洲核子研究中心SPS中搜索隐藏粒子的设施:SHiP物理案例,Rept。掠夺。Phys.79(2016)124201[arXiv:1504.04855]【灵感】。 ·doi:10.1088/0034-4885/79/12/124201
[9] R.Adhikari等人,《关于keV无菌中微子暗物质的白皮书》,arXiv:1602.04816[灵感]。
[10] E.K.Akhmedov、V.A.Rubakov和A.Yu。斯米尔诺夫,通过中微子振荡产生重子,物理学。Rev.Lett.81(1998)1359[hep-ph/9803255]【灵感】。
[11] S.Dodelson和L.M.Widrow,作为暗物质的Sterile-neutrinos,Phys。Rev.Lett.72(1994)17[hep-ph/9303287]【灵感】。
[12] R.Barbieri和A.Dolgov,核合成中无菌-中性的界限,物理学。莱特。B 237(1990)440【灵感】。 ·doi:10.1016/0370-2693(90)91203-N
[13] T.Asaka、M.Laine和M.Shaposhnikov,nuMSM内最轻的无菌中微子丰度,JHEP01(2007)091【勘误表ibid.02(2015)028】【hep-ph/0612182】【灵感】。
[14] R.Essig、E.Kuflik、S.D.McDermott、T.Volansky和K.M.Zurek,《用散射X射线和伽马射线观测约束光暗物质》,JHEP11(2013)193[arXiv:1309.4091][INSPIRE]。 ·doi:10.1007/JHEP11(2013)193
[15] S.Horiuchi、P.J.Humphrey、J.Onorbe、K.N.Abazajian、M.Kaplinghat和S.Garrison-Kimmel,《无菌中微子暗物质与本地星系群的边界》,Phys。版本D 89(2014)025017[arXiv:1311.0282]【灵感】。
[16] M.Viel、G.D.Becker、J.S.Bolton和M.G.Haehnelt,暖暗物质作为小规模危机的解决方案:来自高红移Lyman-α森林数据的新约束,物理。版本D 88(2013)043502[arXiv:1306.2314]【灵感】。
[17] X.-D.Shi和G.M.Fuller,新的暗物质候选者:非热无菌中微子,物理学。Rev.Lett.82(1999)2832[astro-ph/9810076]【灵感】。
[18] M.Shaposhnikov和I.Tkachev,《nuMSM,通货膨胀和暗物质》,物理学。莱特。B 639(2006)414[hep-ph/0604236]【灵感】。
[19] A.Kusenko,无菌中微子,暗物质和带有希格斯单线态的模型中的脉冲星速度,Phys。Rev.Lett.97(2006)241301[hep-ph/0609081]【灵感】。
[20] K.Petraki和A.Kusenko,希格斯扇区规范单线模型中的暗物质无菌中微子,物理学。修订版D 77(2008)065014[arXiv:0711.4646][灵感]。
[21] H.Matsui和M.Nojiri,中微子最小标准模型的希格斯扇区扩展和热冻结生成机制,Phys。版本D 92(2015)025045[arXiv:1503.01293]【灵感】。
[22] A.Merle、V.Niro和D.Schmidt,《通过冻结标量衰变产生keV无菌中微子暗物质的新机制》,JCAP03(2014)028[arXiv:1306.3996][INSPIRE]。 ·doi:10.1088/1475-7516/2014/03/028
[23] 康振中,利用尺度不变性将无菌中微子暗物质升级为FImP,《欧洲物理学》。J.C 75(2015)471[arXiv:1411.2773]【灵感】。 ·doi:10.1140/epjc/s10052-015-3702-4
[24] S.B.Roland、B.Shakya和J.D.Wells,PeV标度中微子质量和无菌中微子暗物质,物理。版本D 92(2015)113009[arXiv:1412.4791]【灵感】。
[25] A.Merle和M.Totzauer,《来自单重态标量衰变的keV无菌中微子暗物质:基本概念和微妙特征》,JCAP06(2015)011[arXiv:1502.01011][INSPIRE]。
[26] Z.Kang,《通过尺度不变性观察FImP奇迹》,《物理学》。莱特。B 751(2015)201【arXiv:11505.06554】【灵感】。 ·doi:10.1016/j.physletb.2015.10.31
[27] A.Adulpravitchai和M.A.Schmidt,《亲中性双希格斯双粒子模型中的无菌中微子暗物质产生》,JHEP12(2015)023[arXiv:1507.05694]【灵感】。 ·doi:10.1007/JHEP12(2015)023
[28] M.Drewes和J.U.Kang,热浴中标量衰变产生的无菌中微子暗物质,JHEP05(2016)051[arXiv:1510.05646][灵感]。 ·doi:10.1007/JHEP05(2016)051
[29] J.McDonald,Thermally产生规范单线标量作为自作用暗物质,Phys。修订稿88(2002)091304[hep-ph/0106249][INSPIRE]。
[30] L.J.Hall、K.Jedamzik、J.March-Russell和S.M.West,《FIMP暗物质的Freeze-In生产》,JHEP03(2010)080[arXiv:0911.1120][灵感]·Zbl 1271.83088号 ·doi:10.1007/JHEP03(2010)080
[31] X.Chu,T.Hambye和M.H.G.Tytgat,《通过入口创造暗物质的四种基本方法》,JCAP05(2012)034[arXiv:1112.0493]【灵感】。 ·doi:10.1088/1475-7516/2012/05/034
[32] X.Chu,Y.Mambrini,J.Quevillon和B.Zaldivar,通过Z’-门户的暗物质的热和非热产生,JCAP01(2014)034[arXiv:1306.4677][INSPIRE]。 ·doi:10.1088/1475-7516/2014/01/034
[33] E.J.Chun,最小暗物质与轻生,JHEP03(2011)098[arXiv:1102.3455][灵感]·Zbl 1301.81318号 ·doi:10.1007/JHEP03(2011)098
[34] M.Ibe、S.Matsumoto和T.T.Yanagida,具有B-L不对称性的GeV-scale暗物质,物理学。莱特。B 708(2012)112[arXiv:1110.5452]【灵感】。 ·doi:10.1016/j.physletb.2012.01.032
[35] K.Petraki、M.Trodden和R.R.Volkas,重子对称宇宙中一级相变产生的可见和暗物质,JCAP02(2012)044[arXiv:11111.4786]【灵感】。 ·doi:10.1088/1475-7516/2012/02/044
[36] N.Okada和O.Seto,《最初的非对称暗物质》,《物理学》。修订版D 86(2012)063525[arXiv:1205.2844]【灵感】。
[37] W.-Z.Feng和P.Nath,在计量U(1)x拉伸范围内B−L消失的宇宙中的共生,物理学。莱特。B 731(2014)43【arXiv:1312.1334】【灵感】·Zbl 1368.81156号 ·doi:10.1016/j.physletb.2014.02.020
[38] 北欧田和南欧田,ZB L′门暗物质和LHC Run-2结果,Phys。D 93版(2016)075003[arXiv:1601.07526]【灵感】。
[39] N.Okada和O.Seto,最小尺度U(1)B−L模型中的希格斯门暗物质,物理学。版本D 82(2010)023507[arXiv:1002.2525]【灵感】。
[40] N.Okada和Y.Orikasa,经典共形B-L模型中的暗物质,物理学。版本D 85(2012)115006[arXiv:1202.1405]【灵感】。
[41] 郭敬明,康振中,柯永康,奥里卡萨,偶然暗物质:定标局部B-L模型中的情况,物理学。版次:D 91(2015)115017[arXiv:1502.00508]【灵感】。
[42] F.Bezrukov、H.Hettmansperger和M.Lindner,标准模型规范扩展中的keV无菌中微子暗物质,物理学。修订版D 81(2010)085032[arXiv:0912.4415][灵感]。
[43] M.Nemevšek、G.Senjanović和Y.Zhang,低尺度左右理论中的暖暗物质,JCAP07(2012)006[arXiv:1205.0844]【灵感】。 ·doi:10.1088/1475-7516/2012/07/006
[44] B.Holdom,两个U(1)’s和Epsilon电荷转移,物理学。莱特。B 166(1986)196【灵感】。 ·doi:10.1016/0370-2693(86)91377-8
[45] R.Essig等人,《工作组报告:新型弱耦合轻粒子》,arXiv:1311.0029[INSPIRE]。
[46] H.Davoudiasl、H.-S.Lee和W.J.Marciano,奇偶违反的“暗”Z暗示,稀有介子衰变和希格斯物理,物理学。版本D 85(2012)115019[arXiv:1203.2947]【灵感】。
[47] H.-S.Lee和S.Yun,《迷你力:(B−L)+xY规范与光介质的相互作用》,Phys。D 93版(2016)115028[arXiv:1604.01213]【灵感】。
[48] P.B.Pal和L.Wolfenstein,《大规模中微子的辐射衰变》,物理学。修订版D 25(1982)766[灵感]。
[49] V.D.Barger、R.J.N.Phillips和S.Sarkar,关于卡门异常的评论,Phys。莱特。B 352(1995)365[勘误表同上B 356(1995)617][hep-ph/9503295][灵感]。
[50] 粒子数据小组合作,K.A.Olive等人,《粒子物理评论》,中国。物理学。C 38(2014)090001【灵感】。
[51] M.Hindmarsh和O.Philipsen,WIMP暗物质和QCD状态方程,Phys。修订版D 71(2005)087302[hep-ph/0501232][灵感]·Zbl 1301.81318号
[52] F.Karsch、E.Laermann和A.Peikert,双味、(2+1)味和三味QCD中的压力,Phys。莱特。B 478(2000)447[hep-lat/0002003]【灵感】。
[53] 普朗克合作,P.A.R.Ade等人,普朗克2015年结果。十三、。宇宙学参数,阿童木。Astrophys.594(2016)A13[arXiv:1502.01589]【灵感】。
[54] B.Ahlgren、T.Ohlsson和S.Zhou,评论“具有长程相互作用的暗物质是∧<Emphasis Type=“Italic”>冷暗物质宇宙学所有小尺度问题的解决方案吗?”,物理学。Rev.Lett.111(2013)199001[arXiv:1309.0991]【灵感】。 ·doi:10.1103/PhysRevLett.111.199001
[55] J.Heeck,《坚不可摧的B-L对称》,Phys。莱特。B 739(2014)256[arXiv:1408.6845]【灵感】·Zbl 1306.81417号 ·doi:10.1016/j.physletb.2014.10.067
[56] Y.S.Jeong、C.S.Kim和H.-S.Lee,在大质量范围内对美国(1)L规范玻色子的约束,国际期刊Mod。物理学。A 31(2016)1650059[arXiv:1512.03179]【灵感】。 ·doi:10.1142/S0217751X16500597
[57] M.Carena、A.Daleo、B.A.Dobrescu和T.M.P.Tait,Phys Tevatron的Z′规范玻色子。修订版D 70(2004)093009[hep-ph/0408098][INSPIRE]。
[58] L3协作,P.Achard等人,《LEP的e+e−碰撞中能量缺失的单光子和多光子事件》,Phys。莱特。B 587(2004)16[hep-ex/0402002][灵感]。
[59] BaBar合作,J.P.Lees等人,《在BaBar的e+e−碰撞中搜索暗光子》,Phys。修订版Lett.113(2014)201801[arXiv:1406.2980][INSPIRE]。
[60] A.Bross、M.Crisler、S.H.Pordes、J.Volk、S.Errede和J.Wrbanek,《电子束转储中产生的短寿命粒子的搜索》,物理学。Rev.Lett.67(1991)2942【灵感】。 ·doi:10.1103/PhysRevLett.67.2942
[61] E.M.Riordan等人,《电子束转储实验中短寿命轴的搜索》,物理。Rev.Lett.59(1987)755【灵感】。 ·doi:10.1103/PhysRevLett.59.755
[62] M.Davier和H.Nguyen Ngoc,对轻希格斯玻色子的明确搜索,物理学。莱特。B 229(1989)150【灵感】。 ·doi:10.1016/0370-2693(89)90174-3
[63] J.Blümlein和J.Brunner,束流数据中质子轫致辐射暗规范力的新排除极限,物理学。莱特。B 731(2014)320[arXiv:1311.3870]【灵感】。 ·doi:10.1016/j.physletb.2014.02.029
[64] J.D.Bjorken等人,《寻找SLAC束堆中产生的中性亚稳态穿透颗粒》,Phys。D 38版(1988)3375【灵感】。
[65] D.Gorbunov、A.Makarov和I.Timiryasov,SHiP实验中的衰减光粒子:隐藏光子的信号速率估计,Phys。版次:D 91(2015)035027[arXiv:1411.4007]【灵感】。
[66] S.Andreas、C.Niebuhr和A.Ringwald,《过去电子束倾倒对隐藏光子的新限制》,《物理学》。版本D 86(2012)095019[arXiv:1209.6083]【灵感】。
[67] G.Bellini等人,《Borexino中7Be太阳中微子相互作用速率的精确测量》,Phys。Rev.Lett.107(2011)141302[arXiv:1104.1816]【灵感】。 ·doi:10.1103/PhysRevLett.107.141302
[68] R.Harnik、J.Kopp和P.A.N.Machado,探索暗物质探测器中的nu信号,JCAP07(2012)026[arXiv:1202.6073]【灵感】。 ·doi:10.1088/1475-7516/2012/07/026
[69] S.Bilmis、I.Turan、T.M.Aliev、M.Deniz、L.Singh和H.T.Wong,《中子-电子散射实验对暗光子的限制》,物理学。版本D 92(2015)033009[arXiv:1502.07763]【灵感】。
[70] NuTeV合作,G.P.Zeller等人,中微子-核子散射中电弱参数的精确测定,Phys。Rev.Lett.88(2002)091802【勘误表ibid.90(2003)239902】【hep-ex/0110059】【灵感】。
[71] F.J.Escrihuela、M.Tortola、J.W.F.Valle和O.G.Miranda,μ-中微子非标准相互作用的全球约束,物理。版本D 83(2011)093002[arXiv:1103.1366]【灵感】。
[72] G.G.Raffelt,《粒子物理学的天体物理学探测》,Phys。报告333(2000)593【灵感】。 ·doi:10.1016/S0370-1573(00)00039-9
[73] J.Redondo和G.Raffelt,《太阳对隐形光子的约束》,JCAP08(2013)034[arXiv:1305.2920][INSPIRE]。 ·doi:10.1088/1475-7516/2013/08/034
[74] J.B.Dent、F.Ferrer和L.M.Krauss,超新星冷却对光隐扇形规范玻色子的约束,arXiv:1201.2683[灵感]。
[75] D.Kazanas、R.N.Mohapatra、S.Nussinov、V.L.Teplitz和Y.Zhang,利用电磁衰变在暗光子上束缚超新星,Nucl。物理学。B 890(2014)17[arXiv:1410.0221]【灵感】·兹比尔1326.85002
[76] A.E.Nelson和J.Walsh,《短基线中微子振荡和新的光规范玻色子》,物理。D 77版(2008)033001[arXiv:0711.1363]【灵感】。
[77] S.Iso、N.Okada和Y.Orikasa,经典保角B-L扩展标准模型,Phys。莱特。B 676(2009)81[arXiv:0902.4050]【灵感】。 ·doi:10.1016/j.physletb.2009.04.046
[78] S.Iso、N.Okada和Y.Orikasa,最小B-L模型在TeV尺度自然实现,物理。修订版D 80(2009)115007[arXiv:0909.0128][灵感]。
[79] L.Basso,A.Belyaev,S.Moretti和C.H.Shepherd-Themistoclous,标准模型最小B-L扩展的现象学:Z′和中微子,物理学。版本D 80(2009)055030[arXiv:0812.4313]【灵感】。
[80] G.Gelmini、S.Palomares-Ruiz和S.Pascoli,《低温再热和可见无菌中微子》,Phys。修订稿93(2004)081302[astro-ph/0403323][INSPIRE]。
[81] C.E.Yaguna,低温再热模型中的无菌中微子生产,JHEP06(2007)002[arXiv:0706.0178][灵感]。 ·doi:10.1088/1126-6708/2007/06/002
[82] G.Gelmini、E.Osoba、S.Palomares-Ruiz和S.Pascoli,低温宇宙场景中的MeV无菌中微子,JCAP10(2008)029[arXiv:0803.2735][灵感]。 ·doi:10.1088/1475-7516/2008/10/029
[83] S.Khalil和O.Seto,标准模型B-L扩展中的无菌中微子暗物质和511-keV星系线,JCAP10(2008)024[arXiv:0804.0336][灵感]。 ·doi:10.1088/1475-7516/2008/10/024
[84] M.Freytsis和Z.Ligeti,关于具有独特自旋依赖检测可能性的暗物质模型,Phys。版本D 83(2011)115009[arXiv:1012.5317][灵感]。
[85] B.Batell、M.Pospelov和B.Shuve,《用黑暗力量照亮中微子质量》,JHEP08(2016)052[arXiv:1604.06099]【灵感】。 ·doi:10.1007/JHEP08(2016)052
[86] S.Andreas等人,《关于在SPS中寻找光暗物质的实验的建议》,arXiv:1312.3309【灵感】。
[87] T.Ferber,《Belle II朝向第一物理学》,《物理学学报》。波隆。B 46(2015)2285【灵感】。 ·doi:10.5506/APhysPolB.46.2285
[88] S.N.Gninenko和N.V.Krasnikov,μ介子异常磁矩和一种新的光量子,Phys。莱特。B 513(2001)119[hep-ph/0102222][灵感]·Zbl 1326.85002号
[89] P.Fayet,e+e−湮灭中的U玻色子产生,psi和Upsilon衰变以及光暗物质,Phys。修订版D 75(2007)115017[hep-ph/0702176][灵感]。
[90] M.Pospelov,弱标度下的隐蔽U(1),Phys。版本D 80(2009)095002[arXiv:0811.1030]【灵感】。
[91] NA48/2合作,J.R.Batley等人,《在π0衰变中寻找暗光子》,《物理学》。莱特。B 746(2015)178[arXiv:1504.00607]【灵感】。
[92] B.Batell、M.Pospelov和A.Ritz,《探索B工厂的隐秘U(1)》,Phys。版本D 79(2009)115008[arXiv:0903.0363]【灵感】。
[93] V.V.Ezhela、S.B.Lugovsky和O.V.Zenin,根据σtot2003(e+e−hadrons)评估数据汇编,hep ph/0312114[IINSPIRE]。
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