早期 $Z'$ 主导：暗物质、引力波与对撞机探测
An early $Z'$ dominance: dark matter, gravitational waves & collider probes
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中文总结 AI 辅助
本研究探讨标准模型最小无反常 B$-$L 扩展中早期 $Z'$ 玻色子主导的宇宙学情景，研究右手中微子暗物质产生，并利用引力波、对撞机及多信使实验约束参数空间，展示互补探测能力。
中文摘要 AI 辅助
在标准模型（SM）的最小无反常规范 B$-$L 扩展中，我们考虑一种情景：新的阿贝尔规范玻色子的能量密度在大爆炸核合成（BBN）之前主导宇宙，导致早期物质主导（EMD）时期。将三个右手中微子之一视为衰变的暗物质（DM）候选者，我们研究其在 EMD 阶段的生产。我们表明，与遗迹丰度一致的参数空间区域位于多个引力波（GW）实验的预期灵敏度之内，其中 GW 信号源于规范 B$-$L 对称性自发破缺期间形成的宇宙弦。我们进一步利用对撞机实验、束流倾倒实验、BBN 和超高能中微子观测的约束来限制可行的参数空间，展示了多信使探针在探索超越 SM 的物理以及 BBN 之前的非标准宇宙学历史方面的互补性。
英文摘要
In the minimal anomaly-free gauged B$-$L extension of the Standard Model (SM), we consider a scenario in which the energy density of the new Abelian gauge boson dominates the Universe prior to big bang nucleosynthesis (BBN), resulting in an early matter-dominated (EMD) era. Taking one of the three right-handed neutrinos to be a decaying dark matter (DM) candidate, we investigate its production during this EMD phase. We show that the region of parameter space consistent with the relic abundance lies within the projected sensitivity of several gravitational wave (GW) experiments, where the GW signal arises from cosmic strings formed during the spontaneous breaking of the gauged B$-$L symmetry. We further constrain the viable parameter space using bounds from collider experiments, beam dump experiments, BBN, and ultra high energy neutrino observations, demonstrating the complementarity of multi-messenger probes in exploring physics beyond the SM as well as non-standard cosmological histories prior to BBN.
发表机构
- SRM University AP（SRM大学阿马拉瓦蒂分校）
- Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
- Indian Institute of Science（印度科学学院）
- Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
