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单态费米子暗物质的唯象研究

秦鸿翼  
【摘要】:天文观测和宇宙学研究已经确认暗物质占宇宙质量密度的绝大部分,但暗物质的具体组成以及性质仍然未知。暗物质问题从一个角度表明有超出粒子物理标准模型的新物理存在,暗物质问题是当前宇宙学和粒子物理学交叉的前沿问题。本文回顾了标准模型及暗物质问题,详细研究了两个简单的费米于暗物质模型,即标准模型加上一个单态费米子场以提供暗物质候选者的非重整及可重整模型。具体的研究包括: 结合最新实验的要求,不同于早先的研究,我们将暗物质粒子质量的研究范围扩大到1~1000GeV,由此正反暗物质粒子可以湮灭到更重的粒子。 利用CDMS,XENON以及wMAP最新的实验结果,计算了模型暗物质残留密度ΩDh~2、暗物质粒子与核子的标量散射截面(?),详细研究了模型的参数空间。 我们在数值计算中,我们分别采用核子矩阵元伴早先的数据和由格点计算所得到的最新数据,分别计算的标量散射截面,考察了在我们的模型下,核子矩阵元对标量散射截面的影响程度。 通过数值计算以及唯象分析,我们发现 (1)虽然WMAP,CDMS,XENON等实验严格限制了模型的参数空间,但仍然有很大的参数空间满足实验。 (2)暗物质粒子质量小于:100GeV的情形基本上被实验排除,而早先的研究仅仅考虑了这一质量范围。 (3)在我们的模型下,,(?)对(?)的影响没有其他模型的大,利用最新的仅为利用早先数据所得结果的1/4,而超对称模型中,(?)减小了一个量级。 (4)我们研究了可重整模型中混合角对数值结果的影响,这一点早先的研究没有涉及。


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