暗光子的概念[1–3]已被许多理论物理学家和实验物理学家研究过。通常,暗光子与可见物质的相互作用假设为标准模型(SM) U (1) Y规范群和暗U (1) X规范群之间的阿贝尔动力学混合。由于低能对撞机[4–6]、介子衰变[7–9]、束流倾倒实验[10–12]和高能对撞机[13–18]等不同实验的限制,这种U (1)动力学混合不可能很大。然而,解释可重正化的U (1)动力学混合之小并不明显。在本文中,我们将考虑非阿贝尔动力学混合,以实现另一种可能性,即暗光子来自暗SU (2) X规范群,因此它与物质的耦合不在可重正化的水平上出现[19–21]。在暗 SU (2) X 规范群与 SM SU (2) L × U (1) Y 规范群的非阿贝尔动力学混合下,一个暗规范玻色子变成暗光子,而其他玻色子保持稳定形成暗物质粒子。这一情景预测了暗光子和暗物质的近简并质量谱。
大部分对暗物质 (DM) 的实验研究都集中在弱相互作用大质量粒子 (WIMP) 上,这种粒子与标准模型 (SM) 粒子直接相互作用,其强度与弱相互作用相当。然而,无论是直接 [ 1 – 9 ] 还是间接探测实验 [ 10 ],对类 WIMP 暗物质的限制都越来越严格。WIMP 范式的一个引人注目的替代方案是,DM 粒子属于“暗区”(DS),它在标准模型规范群下是中性的,并且只通过一个或多个标准模型以外的介质粒子与标准模型相互作用 [ 11 – 15 ]。如果介质衰变为 DS 粒子在运动学上是被禁止的,它衰变回标准模型粒子将被标准模型和介质之间的小耦合所抑制,从而产生潜在的宏观固有衰变长度(𝑐𝜏 ≳ 100 𝜇 米)。这些所谓的长寿命粒子(LLP)也在介体粒子通过高维算符与标准模型耦合的场景中被预测,例如在以类轴粒子(ALP)为特征的模型中[ 16 , 17 ]。