[論文レビュー] Dark Majorana from the Minimal Walking Technicolor

Chris Kouvaris|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2007

Dark Matter and Cosmic Phenomena被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、SU(2)の随伴表現に従う技術クォークおよび技術グルーオンを持つ最小限のウォークインg技術色理論から、中性の束縛状態が生成され、Majorana質量を獲得できるダークマター候補を提案する。研究では、リlic密度を計算し、この状態が観測された全ダークマター密度を説明できる、実験的制約（CDMSおよびLEP）を満たすパラメータ領域を同定した。

ABSTRACT

We investigate the possibility of a dark matter candidate emerging from a minimal walking technicolor theory. In this case techniquarks as well as technigluons transform under the adjoint representation of SU(2) of technicolor. It is therefore possible to have technicolor neutral bound states between a techniquark and a technigluon. We investigate this scenario by assuming that such a particle can have a Majorana mass and we calculate the relic density. We identify the parameter space where such an object can account for the full dark matter density avoiding constraints imposed by the CDMS and the LEP experiments.

研究の動機と目的

• SU(2)技術色理論における随伴表現をとる技術クォークおよび技術グルーオンを有する最小限のウォークインg技術色モデルにおけるダークマター候補の妥当性を検討すること。
• 技術クォークと技術グルーオンの間の束縛状態が、安定でMajoranaに類似たダークマター粒子を形成できるかどうかを調査すること。
• このような状態のリlic密度を計算し、それが観測された全ダークマター密度を説明できるかどうかを特定すること。
• 直接検出実験（CDMS）および電弱精度観測（LEP）からの実験的制約を適用し、物理的でないパラメータ領域を除外すること。

提案手法

• SU(2)技術色理論における技術クォークと技術グルーオンの間の束縛状態が、Majoranaフェルミオンを形成できると仮定する。
• 有効場理論的手法を用いて、技術色理論セクターの相互作用および束縛ダイナミクスをモデル化する。
• ボルツマン方程式と凍結アウト近似を用いて、Majorana束縛状態の熱的リlic密度を計算する。
• 直接検出実験（CDMS）および電弱精度テスト（LEP）からの制約を適用し、非物理的パラメータ領域を除外する。
• リlic密度が観測されたダークマター密度と一致するパラメータ領域をマッピングする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SU(2)技術色理論における技術クォークと技術グルーオンの間の中性束縛状態が、随伴表現において、妥当なダークマター候補として機能できるか？
• RQ2 このようなMajoranaに類似た束縛状態のリlic密度は何か？ そして、それが観測された全ダークマター密度を説明できるか？
• RQ3 束縛状態の結合エネルギーおよび質量のどのパラメータ範囲が、CDMSおよびLEP実験からの制約を満たすか？
• RQ4 SU(2)技術色理論の随伴表現が、技術色束縛状態から安定でMajoranaに類似たフェルミオンを形成可能にするメカニズムは何か？

主な発見

• SU(2)技術色理論における技術クォークと技術グルーオンの間の安定でMajoranaに類似た束縛状態は、ダークマター候補として機能可能である。
• この状態のリlic密度は、特定のパラメータ領域において、観測された全ダークマター密度を自然に説明できる。
• CDMSおよびLEP実験からの制約により、パラメータ空間の大部分が除外されるが、依然としてすべての現在の制約と整合する、実用的なパラメータ窓が存在する。
• このモデルは、技術クォークおよび技術グルーオン以外に新たな基本場を導入しない最小限のウォークインg技術色理論を実現しており、ダークマターが技術色理論の強いダイナミクスから動的に生成されることを示している。