标量场暗物质：自发对称破缺与3.5 keV线的统一解释

本文探讨了一种新颖的暗物质理论，其中核心概念是基于自发对称破坏和3.5 keV线的标量场。标量场作为暗物质的候选者，其性质独特，通过与希格斯场的相互作用获得质量和非零期望值。这种相互作用赋予了标量场动态特性，使其在宇宙早期的膨胀阶段能够保持足够的质量，避免对宇宙微波背景辐射（CMB）的各向异性谱产生过大影响，特别是大等曲率模态。 暗物质标量场在宇宙重新加热后开始振荡，随着温度下降，它转变为辐射形式，直到电弱相变时期后转化为非相对论性物质。这一转变过程确保了标量场作为暗物质的稳定性，同时也与暗物质的形成过程相符合。然而，标量场与希格斯玻色子的混合导致其稳定性受到挑战，特别是对于质量低于MeV的光子，主要的衰减途径是转化为光子对。 特别引人注意的是，当标量场的质量大约为7 keV（这是模型中的唯一自由参数）时，它与观测到的3.5 keV X射线线现象相一致。这个特定的质量值意味着该模型预言的暗物质寿命，与近期对银河系内和周围天体观察到的3.5 keV线的强度和分布相匹配，这为暗物质研究提供了一个有前景的解释。 总结来说，这篇论文提出了一种创新的暗物质模型，将自发对称破坏、标量场、希格斯玻色子以及3.5 keV线的观测现象结合起来，为理解宇宙暗物质的本质提供了一种新的可能性。它不仅解决了暗物质的丰度问题，还对暗物质的衰变机制进行了预测，这一成果对粒子物理学和宇宙学界有着深远的影响。