Asymmetric Reheating in the Type-II Seesaw Mirror Model

Arby Nuryana, Mirza Satriawan, S.Si., M.Si., Ph.D; Idham Syah Alam, S.Si., M.Si., Ph.D

2024 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Kami mengusulkan sebuah model cermin dengan penambahan skalar triplet dan pasangan cerminnya, seperti pada mekanisme seesaw tipe-II. Skalar triplet ini dapat memiliki VEV bukan nol yang akan memberikan massa pada neutrino di sektornya masing-masing. Model tersebut dapat menyediakan materi gelap multikomponen yang berasal dari partikel M-sektor. Partikel yang menjadi kandidat materi gelap adalah M-proton, M-neutron, M-elektron, M-foton, dan h'_(Delta R). Kontribusi terbesar terhadap kelimpahan materi gelap berasal dari h'_(Delta R). Agar kelimpahan h'_(Delta R) berada dalam kisaran satu hingga lima kali kelimpahan SM-baryon, h'_(Delta R) harus memiliki suhu decoupling sebesar 17,7 - 19,5 kali lebih rendah dari massanya. VEV dalam model ini asimetris dengan rasio antara v_R dan v_L harus kurang dari 10. v_(Delta R) dalam model ini sangat besar sehingga model ini tidak memiliki neutrino steril. Pemanasan ulang asimetris dapat dilakukan dengan meluruhkan h_(Delta R) menjadi fermion pada kedua sektor. Rasio suhu kedua sektor tersebut dapat mencapai paling rendah x=0,09, yang berarti dapat melewati kendala kosmologis (BBN, CMB, dan LSS). h_(Delta R) harus memiliki massa dalam rentang 9 - 82 GeV.

We proposed a mirror model with the addition of a triplet scalar and its mirror partner, like in a type-II seesaw mechanism. The new triplet scalar can have non-zero VEV that will give mass to the neutrino in its sector. The model can provide multi-component dark matter originating from M-sector particles. The particles that are candidates for dark matter are M-protons, M-neutrons, M-electrons, M-photons, and h'_(Delta R). The largest contribution to dark matter abundance comes from h'_(Delta R). For the abundance of h'_(Delta R) to be in the range of one to five times the abundances of SM-baryons, h'_(Delta R) must have a decoupling temperature that is 17.7 - 19.5 times lower than its mass. The VEVs in this model are asymmetric with the ratio between v_R and v_L must be less than 10. The v_(Delta R) in this model is so large that this model does not have sterile neutrinos. Asymmetric reheating can be done by decaying h_(Delta R) into fermions in both sectors. The temperature ratio of the two sectors can reach as low as x=0.09, which means it can pass cosmological constraints (BBN, CMB, and LSS). h_(Delta R) must have a mass between 9 - 82 GeV.

Kata Kunci : Mirror Model, Seesaw Mechanism, Cosmological Constrains, Dark Matter, Asymmetric Reheating