1 TeV尺度下的轻子风味暗物质：解决密度悖论与实验验证

本文主要探讨了"轻子味的暗物质"这一新颖理论模型，它旨在解决两个现有的物理学悖论。首先，作者指出，在大约100 GeV到1 TeV的能量范围内，新物理现象可以解释测量到的暗物质遗迹密度，这与直接探测实验通常设定的10 TeV以上的限制形成了对比。这个尺度的新物理提供了一种可能的解决方案，使得暗物质与标准模型之外的现象保持一致。 第二个挑战是关于轻子味道守恒的严重限制。在低能量尺度下，如μ→3e、τ→eμμ等涉及电子的轻子味道违反过程被严格抑制，这限制了新物理学对轻子相互作用的贡献，特别是对μong-2（μ子磁矩的偏离）的解释。标准模型对此有3.6σ的偏差，而本文提出的新物理模型则能在O（1 TeV）以下提供解释。 该研究特别关注了一种假设，即存在一种只与μ和τ口味的轻子以及暗物质直接相互作用的新物理尺度。这意味着暗物质在树级（最基础的图景）上与μ和τ粒子交互，同时避免了与夸克和电子的环形耦合。这样的设计使得这一理论不仅与μong-2数据相协调，而且还能与宇宙学观测（如暗物质遗迹密度）、直接和间接探测实验，以及带电轻子衰变（如中微子三叉戟效应）的结果保持一致。 作者强调，这种新物理现象如果在100 GeV到1 TeV的能量范围内存在，将为各种物理现象提供一个统一的解释框架，这与现有的粒子物理学标准有所区别。他们呼吁对这一理论模型进行实验验证，这包括在高能粒子对撞机（如强子对撞机）和低能观测实验（如e+e-碰撞）上进行实证测试。 总结来说，这篇文章探索了一个潜在的暗物质模型，通过引入特定的轻子味道相互作用来解决现有观测与理论预测之间的矛盾，同时也提出了新的实验检验途径，对于理解暗物质性质以及粒子物理学的进一步发展具有重要意义。