Axinos as Dark Matter
标准模型的超对称扩展将轴子解纳入强CP问题，必然也包含轴子的费米子伙伴axino。与中性伴子和引力伴子相比，轴伴子的质量一般不属于超光速破缺标度的量级，而且可以小得多。因此，Axino是一个有趣的稳定超伙伴候选人。在前一封信[1]中，当轴伴子通过非热的非平衡中性伴子衰变产生时，它们是宇宙中冷暗物质的天然候选者。在这里，我们扩展了非热生产的研究，包括通过散射和衰变的粒子在等离子体中的竞争热生产机制。我们确定在几十兆电子伏到几个GeV（取决于情况）的范围内的轴子质量对应于冷轴子遗迹，如果再加热温度$\treh$小于约$5\times10^4\gev$。在较高的$\treh$和较低的质量，轴可以构成温暖的暗物质。在轴子作为遗迹的情况下，引力子问题找到了一个自然的解决方案。标准模型光谱中最轻的超伴子在高能探测器中保持有效稳定，但可能是中性的或带电的。通常对最轻的中性伴子的残余丰度的高度限制性约束$\abundchi\lsim1$变得无效。
2001-04-20 astro-ph hep-ph
Axino - New Candidate for Cold Dark Matter
当标准模型的超对称扩展与强CP问题的佩西-奎因解结合时，必然也包含轴子，轴子的费米子伙伴。与中性伴子和引力伴子相比，轴伴子的质量一般不属于超对称性破缺标度的量级，而且可以小得多。因此，Axino是一个有趣的稳定超伙伴候选人。当它们通过非热的非平衡中性伴子衰变或通过等离子体中粒子的散射和衰变通过竞争热产生机制产生时，轴伴子是宇宙中冷暗物质的天然候选者。如果再加热温度T_R小于约5 \times 10^4 GeV，则我们将几十MeV到几GeV（视情况而定）范围内的轴子质量确定为对应于冷轴子遗迹。在较高的T_R和较低的质量下，轴子可以构成温暖的暗物质。在轴子作为稳定遗迹的情况下，引力子问题找到了一个自然的解决方案。标准模型光谱中最轻的超伴子在高能探测器中保持稳定，但可能是中性的或带电的。通常对最轻中性伴子的残余丰度的限制条件Omega*h^2<1并不成立。
2001-02-27 astro-ph hep-ph
Axino Cold Dark Matter Revisited
轴子模型的超对称版本中出现了轴子，它是冷或热暗物质的天然候选者。在这里，我们重新审视轴子暗物质产生的热和非热在最近的发展。首先讨论了几种KSVZ和DFSZ模型中相对于低能轴子的轴子定义。然后，我们回顾和改进的主要QCD生产的计算，以避免非物理的横截面，并根据模型，包括生产通过SU（2）和U（1）相互作用和汤川耦合。
2012-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Entering the Era of Measuring Sub-Galactic Dark Matter Structure: Accurate Transfer Functions for Axino, Gravitino & Sterile Neutrino Thermal Warm Dark Matter
本文针对轴子微子、引力微子与惰性中微子等热温暗物质模型，首次计算自旋3/2粒子的转移函数，并修正了自旋1/2粒子的转移函数拟合，为当前及未来小尺度结构约束提供更精确的理论预测。
2023-04-12 astro-ph.CO hep-ph
Axino Mass in Supergravity Models
我们分析的质量的轴子，费米子的超伙伴的轴子，在一般的超引力模型，将一个Peccei-奎因-对称性，并确定宇宙学约束这个质量。特别是，我们推导出一个简单的标准来识别模型的LSP-axino的质量为$O(m_{3/2}^2/f_{PQ})=O($千电子伏），并可以作为（暖）暗物质的候选人。我们指出，这样的模型具有非常特殊的属性，此外，小axino质量必须保护免受辐射校正，要求在Peccei-Quinn-部门的小耦合。一般来说，我们发现一个轴突质量的顺序$m_{3/2}$。这样的质量是由一个axino衰变的要求，发生在普通LSP的去耦的约束。特别是，对于一个大的Peccei-Quinn-scale $f_{PQ}>10^{11}$ GeV，这个约束可能很难满足。
1995-03-04 hep-ph
Light Axinos from Freeze-in: production processes, phase space distributions, and Ly-$α$ forest constraints
在超对称Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky（DFSZ）模型中考虑了3.5 keV线过剩下7 keV轴子暗物质（DM）的冻结产生.这种7千电子伏DM产生的热浴，在一般情况下，出现在张力与Ly- $α$森林数据，虽然直接比较是不直接的。这是因为Ly- $α$森林约束通常是在常规暖暗物质（WDM）的质量上报告的，其中隐含地假设在WDM粒子解耦后的热浴中发生大的熵产生。冻结在axino DM的相空间分布变化取决于生产过程和axino DM可以缓解紧张的Ly- $α$森林约束。通过求解玻尔兹曼方程，我们首先得到了两体衰变、三体衰变和2对2散射产生的轴子的相空间分布。减少碰撞项和由此产生的相空间分布是有用的研究其他冻结的情况。然后，我们计算得到的线性物质的功率谱，这样的axino DM和直接比较，与传统的WDM的线性物质的功率谱。为了证明现实的axino DM生产，我们考虑与希格斯诺次轻超对称粒子（NLSP）和维诺NLSP的基准点。在Higgsino NLSP情况下，轴子的相空间分布比传统WDM情况下的要冷，因此可以利用超对称DFSZ轴子模型中的弱熵产生来避开最严格的Ly- $α$森林约束.
2020-06-01 astro-ph.CO hep-ph
Mainly axion cold dark matter in the minimal supergravity model
我们研究的最小超引力（mSUGRA）模型的假设下，强CP问题是解决的Peccei-Quinn机制。在这种情况下，遗迹暗物质（DM）丰度由三个组分组成：{ \it i}）。冷轴子，{ \it ii}）。来自中性伴子衰变的暖轴伴子，以及{ \it iii}）。冷或热产生的轴突。为了维持足够高的再热温度（T_R \agt 10^6 GeV），以使许多重子发生机制发挥作用，我们发现DM的主体应该由冷轴子组成，而冷热轴子的混合应该相当轻微，质量为\sim 100 keV的非常轻的轴子。对于mSUGRA与主要轴子冷DM（CDM），最DM优选的参数空间区域正是那些最不优选的中性伴子DM的情况下。因此，相当不同的超对称性签名预计在大型强子对撞机的情况下，主要是轴子CDM的mSUGRA相比，中性子CDM的mSUGRA。
2009-08-12 astro-ph.HE hep-ph
Gravitino or Axino Dark Matter with Reheat Temperature as high as $10^{16}$ GeV
在TeV超对称性理论中引入并研究了最轻超对称粒子（LSP）暗物质的一种新方案，该方案具有QCD轴子$a$和膨胀后的高再热温度$T_R$ .在$T_R$的散射和TeV尺度的冻结中，大量过剩的轴子（$\tilde{a}$）和引力子（$\tilde{G}$）被膨胀产生的轴子凝聚体的晚期衰变所稀释。两个最轻的超伴子是$\tilde{a}$，质量在TeV量级，和$\tilde{G}$，质量在keV和TeV量级之间，取决于超对称性破缺的中介尺度。暗物质同时包含暖成分和冷成分：对于$\tilde{G}$ LSP，暖成分来自$\tilde{a} \rightarrow \tilde{G}a$，而对于$\tilde{a}$ LSP，暖成分来自$\tilde{G} \rightarrow \tilde{a}a$。自由流规模的温暖的组成部分被预测为1兆秒差距的顺序（和独立的$m_{3/2}$的情况下，$\tilde{G}$ LSP）。对于任何$m_{3/2}$值，$T_R$可以高达$10^{16}$ GeV，解决了引力子问题。PQ对称性破缺标度$V_{PQ}$取决于$T_R$和$m_{3/2}$，并且可以是$(10^{10} - 10^{16})$ GeV范围内的任何值。详细的预测寿命的中性伴子LOSP衰变到$\tilde{a}+ h/Z$和$\tilde{G}+h/Z/γ$，这是在$(10^{-1}-…
2016-11-29 hep-ph
Natural SUSY with mixed axion/axino dark matter
University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
研究自然SUSY中混合轴子/轴子暗物质的可能性，探讨轴子和轴子的质量范围及对暗物质丰度的影响。
2026-04-06 hep-ph
The Supersymmetric R-Parity Violating Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky Axion Model
我们提出了一个包含Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky轴子手征超场的重子三重性的完全R宇称破坏超对称模型。我们参数化超对称性破缺与软条款，并确定在哪些条件下的模型是宇宙学可行的。正如预期的那样，我们总能找到一个参数空间区域，在这个区域中，轴子是冷暗物质的候选者。轴子的费米子伙伴--轴子的质量是由汤川耦合控制的。当重[ ${\mathcal O}$（TeV）]时，轴子衰变得早，不会造成宇宙学问题。当光[ $\mathcal{O}$（keV）]时，它可以是长寿的，并且是温暖的暗物质候选者。我们集中在后一种情况下，并详细研究的axino的衰变模式。我们发现，天体物理X射线和伽马射线对衰变为光子和中微子的约束可以对一些三线性超对称R宇称违反汤川耦合设置新的界限。在某些角落的参数空间的衰变的遗迹axino也可以解释一个假定的3.5千电子伏线。
2018-07-06 hep-ph
Collider Signatures of SuperWIMP Warm Dark Matter
超弱相互作用大质量粒子（SuperWeakly-Interacting Massive Particles，简称superWIMPs）是由其他粒子的晚期衰变产生的，它是暗物质的候选者，在小尺度结构观测中可能比标准的弱相互作用大质量粒子（Weakly-Interacting Massive Particles，简称WIMPs）更受青睐。最有前途的包含超弱相互作用粒子的框架是R宇称守恒超对称模型，其中最轻的超对称粒子（LSP）是引力子或轴子。在这些定义明确的粒子模型中，天体物理学观测对未来对撞机可能的测量有直接的影响。
2006-03-09 hep-ph
Decaying axinolike dark matter: Discriminative solution to small-scale issues
最新的莱曼- $α$森林数据严重限制了传统的温暖的暗物质解决方案，在冷暗物质范例的小规模问题。另据报道，不受约束的天体物理过程可能会解决这些问题。针对这种情况，我们重新审视了衰减的暗物质解决方案的问题，讨论可能的签名，以区别衰减的暗物质从天体物理过程作为一个解决方案，以小规模的问题。我们考虑类轴子粒子（ALPino）衰变为类轴子粒子（ALP）和引力子，其寿命大约在宇宙年龄附近。ALPino的质量低于PeV，比引力子的质量稍大（$Δm/m\sim 10^{-4}$），因此在ALPino衰变后，暗物质的丰度几乎不会改变。另一方面，从ALPino衰变产生的引力子获得了$\sim 30 \,{\rm km / s}$的反冲速度，这比矮星系的圆周速度大得多，足以影响它们的暗物质分布。$α$森林约束被解除，因为只有一小部分（$\sim10$ %）的暗物质在那时经历衰变。因此，衰变的暗物质被提升为解决小尺度问题的可行方案。ALPino遗迹的丰度主要取决于最轻的普通超对称粒子的衰变。在银河系磁场的作用下，由ALPino衰变产生的单色ALP辐射被转换为$\sim 50 \,{\rm GeV}$光子。伽马射线通量的形态显示了该模型的一个独特特征，与直接衰变为光子的衰变暗物质相比。一旦被探测到，这种独特的信号就能将小尺度问题的衰减暗物质解决方案与不受约束的天体物理过程区分开来。
2019-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark radiation and small-scale structure problems with decaying particles
虽然标准的ΛCDM模型成功地描述了宇宙的宇宙微波背景辐射和大尺度结构，但它在中微子种类的有效数目（暗辐射）和小尺度结构的数目（过剩问题）方面与观测存在一些矛盾。在这里，我们提出了一个方案，可以通过产生暗物质和暗辐射的晚期衰变的重粒子放松这些紧张局势。由于这种产生机制，暗物质是相当温暖的，从而解决了小尺度结构问题。这种情况在超对称轴子模型中可以很自然地实现，在超对称轴子模型中，由轴子衰变产生的轴子提供暗辐射，而由轴子衰变产生的轴子则形成温暖的暗物质。我们确定了一个满足所有已知宇宙学约束的超对称轴子模型的参数区域。
2012-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting Cosmological Constraints on Supersymmetric SuperWIMPs
本文重新审视了宇宙学观测对超对称模型中引力子和轴子等 superWIMPs 的约束，结合大爆炸核合成、宇宙微波背景及小尺度结构观测和对撞机实验，论证了这些考量排除了其参数空间的显著部分。
2023-09-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Low Scale Left-Right Symmetry and Warm Dark Matter
我们在TeV尺度下研究了最小左右对称理论中的暗物质。唯一可行的候选者被发现是最轻的右手中微子与keV的质量。为了满足暗物质残留丰度的要求，残留量被两个较重中微子的晚期衰变所稀释。我们指出，QCD相变温度与右手相互作用控制的典型冻结温度相一致，这有助于缓解生产过剩的问题。一个仔细的数值研究揭示了右手规范玻色子的质量的一个狭窄的窗口，在大型强子对撞机的范围内。
2013-01-09 hep-ph
Hydrodynamical description of Galactic Dark Matter
我们考虑简单的流体动力学模型的星系暗物质中的星系晕是一个自引力和自相互作用的气体，占主导地位的星系的动态。将这个晕建模为满足广义相对论场方程的球对称静态完美流体，可见的钡离子物质可以被视为这个场的几何学中的“测试粒子”。我们表明，一个经验的“普遍的旋转曲线”，适合各种各样的星系的假设是兼容的，在适当的近似下，与状态变量特性的非相对论性麦克斯韦-玻尔兹曼气体，成为一个等温球在牛顿极限。一致性准则导致颗粒质量在$30 \hbox{eV} \alt m \alt 60 \hbox{eV}$范围内的最小界限以及中心温度和颗粒质量之间的约束。允许的质量范围包括流行的超对称粒子候选者，如中性伴子，轴伴子和引力伴子，以及较轻的粒子（$m\sim$千电子伏）提出的数值N体模拟与自我互动的"冷“和”暖“暗物质结构形成理论。
2002-06-08 hep-ph
Tracking Quintessence and Cold Dark Matter Candidates
我们研究的背景下，一个反幂律势和哈勃诱导的质量项的精粹场的精粹模型的驱动为主的阶段的产生。动能的存在与精粹场和正压指数的振荡演化有关。我们发现，在相当大的区域的参数空间，跟踪缩放的解决方案可以达到足够早，以减轻重合问题。来自核合成、暴胀尺度、当前宇宙加速和暗能量密度参数的其他观测约束也可以满足。这种修改后的运动为主的阶段对冷暗物质候选者的热丰度的影响进行了研究。我们发现：（i）相对于标准范例，WIMP的残余丰度的增强，关键地取决于冻结温度和在精华场的演化中遇到极值的温度之间的等级，以及（ii）e-WIMP的残余丰度使其现值接近精华场的演化的最早极值发生的温度，并且，因此，引力子和轴子都是天然冷暗物质的候选者。在不稳定引力子的情况下，引力子约束可以满足初始温度的值远远高于标准宇宙学所要求的值。
2010-02-24 astro-ph.CO hep-ph
What would it take for dark matter to be literally warm?
McGill University（麦吉尔大学）
本文探讨暗物质要达到基准温暗物质的字面“温”条件需满足的三种可能性，指出这些条件依赖巧合，主张转向更优方法从海量数据中提取信息。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph
Saxion Cosmology for Thermalized Gravitino Dark Matter
在所有的超对称理论中，质量被普朗克尺度抑制的引力子是暗物质的明显候选者;但是如果引力子达到热平衡，这样的暗物质显然要么太丰富，要么太热，被排除在外。然而，在轴子理论中，一个轴子凝聚体是在宇宙历史的早期产生的，它的晚期衰变稀释了暗物质。我们表明，这种稀释允许先前热化的引力子占观察到的暗物质在非常宽的范围内的引力子质量，千电子伏< $m_{3/2}$ < TeV，轴子衰变常数，$10^9$ GeV < $f_a$ < $10^{16}$ GeV，和saxion质量，10兆电子伏< $m_s$ < 100 TeV。这个参数空间上的约束条件进行了研究，从BBN，超对称性破缺，引力子和轴子生产冻结和萨克逊衰变，并从轴子生产错位和参数共振机制。$(m_{3/2}, f_a, m_s)$的大的允许区域仍然存在，但是对于DFSZ和KSVZ理论是不同的。在对撞机上产生的超伴子可能会导致顶点位移和扭结的事件，并且可能包含衰变为$(WW,ZZ,hh), gg, γγ$或一对标准模型费米子的萨克斯子。冻结可能导致引力子暗物质的次主导暖成分，而萨克逊衰变为轴子可能导致暗辐射。
2017-03-28 astro-ph.CO hep-ph
On the Detectability of Light Dark Matter with Superfluid Helium
我们表明，在超流氦的两个激发过程，结合灵敏度meV的能量沉积，可以探测暗物质下降到~keV温暖的暗物质质量极限。这个质量范围比在相同能量分辨率下用氦中的普通核反冲可以探测到的质量范围低三个数量级。对于比$\sim 100$ keV轻的暗物质，该过程的运动学要求两个非热激发具有几乎相等且相反的动量，潜在地提供了用于控制背景的内置重合机制。
2016-08-05 astro-ph.CO cond-mat.other hep-ph
Primordial Black Hole Neutrinogenesis of Sterile Neutrino Dark Matter
本研究提出惰性中微子暗物质的原初黑洞蒸发生成新机制，该机制不依赖活性-惰性中微子混合，生成的0.3 MeV-0.3 TeV温惰性中微子具有独特能谱，可通过X射线与引力波重合信号检验。
2024-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Black Hole Sterile Neutrinogenesis: Sterile Neutrino Dark Matter Production Independent of Couplings
提出惰性中微子通过原初黑洞蒸发产生的“PBH惰性中微子产生”新机制，其不依赖活性-惰性混合，使惰性中微子可在0.3 MeV至0.3 TeV质量范围内成为温暗物质，并指出诱导引力波与X射线观测的巧合为独特特征。
2024-07-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
