Dark matter with topological defects in the Inert Doublet Model
Dark matter with topological defects in the Inert Doublet Model
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惰性双峰模型中具有拓扑缺陷的暗物质
DOI：
10.1088/1475-7516/2015/05/048
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发表时间：
2015
影响因子：
6.4
通讯作者：
Hindmarsh M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hindmarsh M
我们研究了惰性双重态模型的高质量区域m DM比m W中的衰变拓扑缺陷产生暗物质的过程，该模型扩展了一个额外的U(1)规范对称。暗物质态（惰性双重态的中性希格斯态）的密度是由冻结机制和拓扑缺陷（在这种情况下是宇宙弦）衰变产生的暗物质态的额外产物的相互作用决定的。与标准的只冻结的情况相比，这些衰变增加了预测的残余丰度，因此惰性双重态模型的可行参数空间可以大大扩大。特别是，对于给定的暗物质湮灭率，较低的暗物质质量是可行的。考虑到漫射γ射线背景和大爆炸核合成对能量注入速率的限制，以及直接和间接探测限制对暗物质性质的限制，我们研究了允许的质量范围。对于惰性双重态模型的高质量区域，允许存在低至~ 200gev的惰性希格斯质量。在这种情况下，每单位长度的弦质量也有一个上限，因此，从遗迹丰度来看，对称破坏尺度也有一个上限。根据对字符串衰减的假设，限制范围在1012gev到1013gev之间。
We examine the production of dark matter by decaying topological defects in the high mass region m DM≫ m W of the Inert Doublet Model, extended with an extra U (1) gauge symmetry. The density of dark matter states (the neutral Higgs states of the inert doublet) is determined by the interplay of the freeze-out mechanism and the additional production of dark matter states from the decays of topological defects, in this case cosmic strings. These decays increase the predicted relic abundance compared to the standard freeze-out only case, and as a consequence the viable parameter space of the Inert Doublet Model can be widened substantially. In particular, for a given dark matter annihilation rate lower dark matter masses become viable. We investigate the allowed mass range taking into account constraints on the energy injection rate from the diffuse γ-ray background and Big Bang Nucleosynthesis, together with constraints on the dark matter properties coming from direct and indirect detection limits. For the Inert Doublet Model high-mass region, an inert Higgs mass as low as∼ 200 GeV is permitted. There is also an upper limit on string mass per unit length, and hence the symmetry breaking scale, from the relic abundance in this scenario. Depending on assumptions made about the string decays, the limits are in the range 10 12 GeV to 10 13 GeV.
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