مقاله مطالعه پدیدارشناختی مدل های WIMP

چکیده

In this thesis, we investigate various possibilities of Weakly Interacting Massive Particle (WIMP) dark matter (DM) and their implications. These possibilities are important because they challenge the viability of WIMP DM in light of tight constraints from experiments such as direct detection. We begin by analyzing a fermion dark matter possibility with an axion-like particle (ALP) portal. We consider theoretical and experimental limits related to neutrino and ALP data within a certain mass range, and we find the allowed parameter space. This possibility resolves the problem of the lack of direct detection of WIMP DM through the ALP portal. Furthermore, we examine the limits on photon signals from HESS and Fermi-LAT data. Next, we look at a two-component scalar and fermion dark matter possibility, following a similar approach to our previous work. This simple possibility requires only a few additional fields and symmetries to explain neutrino mass and dark matter candidates. By finding parameter space that satisfies various bounds, such as relic density, direct detection, and invisible Higgs width, we show that both scalar and fermion particles can serve as DM. This possibility is consistent and offers a rich spectrum of phenomenology that can be tested through collider-based experiments. In our final work, we removie the extra Z2 symmetry and added a new pseudoscalar particle in our two compoent model. We test this pseudoscalar particle against multiple DM and non-DM related bounds, including DM lifetime bound, Planck bound, direct-detection limits from various target materials, and invisible Higgs width. The possibility exhibits a significant parameter space for our pseudoscalar DM while being in agreement with theoretical and experimental limits.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

در این پایان نامه ، ما امکانات مختلفی از ماده تاریک ذرات عظیم (WIMP) (DM) و پیامدهای آنها را بررسی می کنیم.این امکانات مهم هستند زیرا آنها با توجه به محدودیت های محکم از آزمایش هایی مانند تشخیص مستقیم ، زنده ماندن WIMP DM را به چالش می کشند.ما با تجزیه و تحلیل یک ماده تاریک فرمیون با یک پورتال ذره ای مانند محوری (ALP) شروع می کنیم.ما محدودیت های نظری و تجربی مربوط به داده های نوترینو و ALP را در یک محدوده جرم خاص در نظر می گیریم و فضای پارامتر مجاز را می یابیم.این احتمال مشکل عدم تشخیص مستقیم WIMP DM از طریق پورتال ALP را برطرف می کند.علاوه بر این ، ما محدودیت های سیگنال های فوتون را از داده های هس و فرمی-لات بررسی می کنیم.در مرحله بعد ، ما به دنبال یک رویکرد مشابه به کار قبلی خود ، به یک ماده مقیاس دو جزء و فرمیون می پردازیم.این امکان ساده فقط به چند زمینه و تقارن اضافی برای توضیح نامزدهای نوترینو و نامزدهای ماده تاریک نیاز دارد.با یافتن فضای پارامتر که مرزهای مختلفی از جمله چگالی یادگار ، تشخیص مستقیم و عرض Higgs نامرئی را برآورده می کند ، ما نشان می دهیم که ذرات مقیاس و فرمیون می توانند به عنوان DM عمل کنند.این امکان سازگار است و طیف غنی از پدیدارشناسی را ارائه می دهد که می تواند از طریق آزمایش های مبتنی بر برخورد کنترل شود.در کار نهایی ما ، تقارن اضافی Z2 را حذف می کنیم و یک ذره شبه شبه جدید را در دو مدل سازگار خود اضافه می کنیم.ما این ذرات شبه را در برابر مرزهای مرتبط با DM و غیر DM ، از جمله محدودیت طول عمر DM ، محدودیت پلانک ، محدودیت های تشخیص مستقیم از مواد مختلف هدف و عرض Higgs نامرئی آزمایش می کنیم.این امکان فضای پارامتر قابل توجهی برای DM شبه ما در حالی که با محدودیت های نظری و تجربی در حال توافق است ، نشان می دهد.