[论文解读] Asymmetric Sneutrino Dark Matter in the NMSSM with Minimal Inverse Seesaw

Zhaofeng Kang, Jinmian Li+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 28, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 25

一句话总结

该论文通过一个五维算符，在NMSSM中提出了一个最小化的超对称逆跷跷板机制实现，动态生成轻型右手上中子作为非对称暗物质。该模型在宇宙学和对撞机约束下保持一致，实现了可行的暗物质丰度，并通过轻子数破坏解释了观测到的重子不对称性。关键结果是，该模型在参数空间中存在一个与对撞机和宇宙学约束兼容的可行区域。

ABSTRACT

We dynamically realize the supersymmetric inverse seesaw mechanism in the next to the minimal supersymmetic standard model (NMSSM) in a minimal form. The crucial observation is that the inclusion of a dimension-five operator ¯

研究动机与目标

• 在NMSSM中以最小形式动态实现超对称逆跷跷板机制。
• 通过中微子 sector 中的轻子数破坏生成非对称右手上中子暗物质。
• 通过跷跷板机制的共同起源，将宇宙的重子不对称性与暗物质丰度联系起来。
• 确保模型在质量尺度和耦合常数上与宇宙学和对撞机约束保持一致。
• 识别出右手上中子丰度与观测到的暗物质密度一致的可行参数空间。

提出的方法

• 引入涉及希格斯和单态超多重态的五维算符，以生成有效马约拉纳质量。
• 通过一对具有微小质量分裂的单态超多重态实现最小化的逆跷跷板结构。
• 利用右手上中子 sector 中的轻子数破坏，生成右手上中子与反右手上中子种群之间的不对称性。
• 使用具有非对称初始条件的热冻结方法计算右手上中子的剩余丰度。
• 从观测到的暗物质密度和重子不对称性推导约束，确保与LHC和宇宙学观测的一致性。
• 分析参数空间，识别在当前实验限制下仍可行的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过一组最小的新场，在NMSSM中动态实现超对称逆跷跷板机制？
• RQ2 五维算符的引入如何影响非对称右手上中子暗物质的生成？
• RQ3 该模型中右手上中子暗物质的剩余丰度是多少？是否与观测值一致？
• RQ4 由相同轻子数破坏过程生成的非对称暗物质，能在多大程度上解释宇宙的重子不对称性？
• RQ5 哪些参数区域与宇宙学和对撞机约束兼容？

主要发现

• 该模型通过五维算符在NMSSM中实现了最小化的超对称逆跷跷板机制，避免了显式质量项。
• 通过轻子数破坏生成的非对称右手上中子暗物质，其不对称性与重子不对称性通过共同起源相联系。
• 在可行参数空间内，右手上中子暗物质的剩余丰度与观测值一致。
• 该模型预测最轻右手上中子质量在100–500 GeV范围内，与LHC对超对称粒子的约束一致。
• 该参数空间允许非零的轻子数破坏，同时解释了重子不对称性和暗物质丰度。
• 该模型与宇宙学观测一致，包括低能过程中不存在显著的轻子数破坏。