Scalar potential analysis of the Z5 multi-component dark matter model

Abstract

ABSTRACT: In recent years the multi-component scalar dark matter models with discrete symmetries ZN have been widely studied in the literature. Among them, the Z5 model proposes two complex fields that transform as singlets under the Standard Model gauge group. The {scalar potential brings along with} eleven free parameters that must be restricted. In that sense, the primary purpose of this research is to develop a detailed analysis of the scalar potential with the objective of establishing the perturbative unitarity, vacuum stability, and positivity conditions, and finally to determine the viable parameter space of the model.

RESUMEN: En los últimos años, los modelos de materia oscura escalar multicomponente con simetrías discretas ZN han sido ampliamente estudiados en la literatura. Entre ellos, el modelo Z5 propone dos campos complejos que transforman como singletes bajo el grupo de gauge del modelo estándar. El potencial escalar trae consigo once parámetros libres que deben ser restringidos. En ese sentido, el propósito principal de esta investigación es desarrollar un análisis detallado del potencial escalar con el objetivo de establecer las condiciones de unitaridad perturbativa, estabilidad del vacío, estabilidad del potencial, positividad, y finalmente determinar el espacio de parámetros viable del modelo.