自相互作用$O(N)$标量暗物质多重态在带有轻标量介体的Higgs-portal模型中的研究
Self-interacting $O(N)$ scalar dark matter multiplet in a Higgs-portal model with a light scalar mediator
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中文总结 AI 辅助
本研究在含轻标量介体的Higgs-portal模型中探索自相互作用$O(N)$标量暗物质，发现相消干涉可抑制直接探测信号，同时允许矮星系尺度自相互作用，部分区域满足真空稳定性至普朗克尺度，未来长寿命粒子搜索可提供互补检验。
中文摘要 AI 辅助
我们研究了在$O(N)$对称实标量多重态模型中的自相互作用暗物质，该模型包含与标准模型希格斯玻色子及一个实单态标量相互作用的Higgs-portal耦合。在单态$\nmathbb{Z}_2$对称性自发破缺后，该单态标量与SM希格斯玻色子发生混合。我们关注由此产生的轻标量作为介体的区域，这导致显著且依赖于速度的自相互作用。我们施加了来自希格斯测量、稀有$B$介子衰变、暗物质遗迹丰度、自旋无关直接探测搜索以及标量耦合微扰性的约束。我们找到了可行的参数区域，在这些区域中，标量介导的散射振幅之间的相消干涉抑制了直接探测截面，同时允许与矮星系尺度相关的自相互作用。在这些可行的参数区域中，有一部分还满足直到普朗克尺度的电弱真空稳定性。最后，我们表明未来的长寿命粒子搜索可以探测部分可行参数空间，为带有轻标量介体的Higgs-portal自相互作用暗物质提供互补的检验。
英文摘要
We investigate self-interacting dark matter in an $O(N)$-symmetric real scalar multiplet model with Higgs-portal interactions involving the Standard Model Higgs and a real singlet scalar. After spontaneous breaking of the singlet $\mathbb{Z}_2$ symmetry, the singlet scalar mixes with the SM Higgs boson. We focus on the regime where the resulting light scalar serves as a mediator, leading to sizable and velocity-dependent self-interactions. We impose constraints from Higgs measurements, rare $B$-meson decays, the dark matter relic abundance, spin-independent direct-detection searches, and scalar coupling perturbativity. We find viable parameter regions in which destructive interference between scalar-mediated scattering amplitudes suppresses the direct-detection cross section while allowing self-interactions relevant to dwarf-galaxy scales. Among these viable parameter regions, a subset also satisfies electroweak vacuum stability up to the Planck scale. Finally, we show that future long-lived-particle searches can probe part of the viable parameter space, providing complementary tests of Higgs-portal self-interacting dark matter with a light scalar mediator.
发表机构
- Korea Military Academy（韩国军事学院）
- Korea University（高丽大学）
- The Institute of Basic Science, Korea University（高丽大学基础科学研究院）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
