暗物质在Seesaw机制扩充的NMSSM模型中的对比研究

发布时间：2020-04-11 06:45

【摘要】：尽管标准模型在粒子物理领域的地位是毋庸置疑的,但是在暗物质候选者和中微子质量问题上却无能为力。诸多宇宙和天文观测实验(例如星系旋转曲线、星系团中X射线气体的行为、引力透镜、星系红移和宇宙微波背景辐射等)都证实了宇宙中存在大量的暗物质;中微子振荡实验则表明了中微子具有极小的非零质量。暗物质的存在和中微子质量问题意味着新物理的出现,超对称(SUSY)是最受欢迎的新物理模型之一,它包括最小超对称标准模型(MSSM)、次最小超对称模型(NMSSM)和-SUSY等多种理论形式。当R宇称守恒时,NMSSM模型自然地提供两个类-WIMP粒子sneutrino和neutralino为暗物质候选粒子。然而,sneutrino暗物质由于湮灭太快、产生的残留密度太小而被排除,随着暗物质直接探测实验PandaXII、LUX和XENON-1T数据的不断积累,对neutralino暗物质的限制也越来越苛刻。我们希望构建一个新的物理模型,同时能解决暗物质候选者问题和中微子质量问题。Seesaw机制通过引入右手中微子场来解决中微子质量问题。将Type-I Seesaw和Inverse Seesaw分别加入NMSSM模型中进行扩展,都可以得到sneutrino为最轻超对称粒子(LSP)的暗物质候选粒子,同时可以赋予中微子质量。Type-I Seesaw在NMSSM模型中加入一个右手中微子场N,但该模型中汤川耦合系数过小,导致对撞机上产生不了可观测到的右手中微子。Inverse Seesaw在NMSSM模型中加入两个右手中微子场^,^(3,该模型中右手中微子与标准模型中微子的混合很大,从而可以避免上述问题。在本文中,我们对sneutrino暗物质分别在Type-I Seesaw和Inverse Seesaw扩充的NMSSM模型中的唯象学性质做了对比性研究,结论如下:两模型中的sneutrino暗物质在LUX-2017和XENON-1T实验结果的限制下都有大面积的存活点,加入Fermi-LAT的限制后被排除的点也很少,成功地规避了暗物质探测实验上的严苛限制。相比之下,ISS-NMSSM模型比Type-I Seesaw模型具有更多的优越性,它不但继承了NMSSM和Inverse Seesaw的所有优点,而且比较容易逃脱暗物质直接探测实验的限制。同时,我们还发现sneutrino和单线性Higgs场的相互作用可以解释暗物质残留密度的测量值,并预测一个暗物质直接探测实验和间接探测实验都能接受的截面。
【图文】：

图 4-1 典型的螺旋星系的旋转曲线，横轴是距银河系中心的距离，纵轴是星体的速度而预测的旋转曲线，实线B 是观察到的旋转曲线。到的旋转曲线变得水平，在几乎没有可见物质的地。因此，要么存在非发光物质即暗物质，呈现在星引力定律在宇宙范围内不再有效。因此，如果我们么螺旋星系中的质量分布就与太阳系的质量分布并多不可见的物质  暗物质。暗物质研究特别重要，，它们的质量可以用三种独立的星系的径向速度的散射来估算。2、从星系团中热

图 4-2 CMB温度各向异性角功率谱地位的时候，暗物质以热或非热的方式由它们的母粒子产生，它们必须留密度。暗物质必须在宇宙的时间尺度上保持稳定，因此才能继续存在之中，而不会发生衰变。暗物质根据不同的性质可以分为不同的种类，从动力学类型和粒子种类两个方面对暗物质进行分类。力学类型物质的动力学性质影响着CMB各向异性谱，并在宇宙的结构形成中承轻重的作用。根据退耦时的速度，暗物质按动力学类型可以分为三种：、冷暗物质、温暗物质[66]。暗暗物物质质(HDM)：热暗物质包含多种可能的轻粒子，其中比较典型的候普通的轻中微子，HDM的质量通常在eV量级或者更小， 1
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.9

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本文编号：2623278