Axino dark matter with R-parity violation and 130 GeV gamma-ray line
我们表明，衰变轴子暗物质与R-宇称破坏可以解释观测到的超过130 GeV的伽马射线线从银河系中心的费米数据。轴子衰变为单色光子的分支分数可以是O（1），并且来自连续伽马射线和反质子通量的约束得到改善。$O(10^{13}-10^{14})$的Peccei-Quinn标度、GeV和$O(10^{-12}-10^{-11})$的R宇称破坏参数在宇宙学上是有利的。
2013-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Axino abundances in high-scale supersymmetry
我们考虑了在高尺度超对称中轴子暗物质的热产生，其中除轴子外的所有超伴子都比最大温度和再加热温度重。在这种情况下，轴子主要是由膨胀后的早期宇宙中热等离子体中SM粒子的散射成对产生的。我们发现在Kim-Shifman-Vainstein-Zakharov（KSVZ）模型中，轴子对产生的热平均散射截面由$\langleσv\rangle \propto T^4$给出，而在Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitski（DFSZ）模型中，热平均散射截面不依赖于温度.因此，在早期物质支配期间产生的轴子被熵产生稀释，因此轴子丰度主要由再加热温度决定，与引力子暗物质的情况不同。我们发现，在DFSZ模型中的轴子对的产生开辟了新的参数空间的轴子暗物质，由于非解耦的Higgsino相互作用在树的水平。
2018-09-30 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino/Axino as Decaying Dark Matter and Cosmological Tensions
在超对称轴子模型中，如果一个引力伴子或一个轴子是最轻的超对称粒子（LSP），另一个通常是次轻粒子（NLSP）。我们调查这样一个场景的宇宙学，并指出，NLSP的寿命自然成为可比的宇宙在一个可行的参数区域的年龄。这是所谓的衰变暗物质模型的一个很好的例子，该模型最近被认为是$Λ$ CDM模型的扩展，以放松一些宇宙学的紧张局势。
2017-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Upper Limits on the Peccei-Quinn Scale and on the Reheating Temperature in Axino Dark Matter Scenarios
考虑长寿命带电slepton的轴ino冷暗物质情形，研究了暗物质密度和大爆炸核合成（BBN）对Peccei-Quinn标度fa和再加热温度TR的约束.对于与大尺度结构相容的轴子质量，m_axino \gtrsim 100 keV，当f_a > 3 × 10^12 GeV时，温度高于10^9 GeV是可行的。我们计算了强子轴子模型中的slepton寿命。在主要衰变模式被双回路抑制的情况下，该寿命可以足够大以允许导致锂-6和铍-9的催化BBN的原始束缚态。这意味着f_a和T_R的新上限取决于大型强子对撞机将要探测的量。
2009-08-21 astro-ph.CO hep-ph
Late Energy Injection and Cosmological Constraints in Axino Dark Matter Scenarios
考虑到后期能量注入的影响，我们研究了大爆炸核合成（BBN）的约束与长寿命的带电slepton的轴突暗物质的情况。我们计算四体slepton衰变到axino，轻子，和夸克反夸克对，因为他们管理后期强子能量注入和相关的BBN约束。对于超对称强子轴子模型，我们提出了强子BBN约束，并表明它们可以比通过slepton束缚态形成催化BBN的限制。从强子和电磁能量释放的BBN约束，我们发现新的上限Peccei-Quinn规模。
2009-12-14 astro-ph.CO hep-ph
Effective interactions of axion supermultiplet and thermal production of axino dark matter
我们讨论了轴子超多重态的有效相互作用，这对分析超对称轴子模型的宇宙学方面可能是重要的。与axino宇宙学有关，为了正确分析早期宇宙中axino的热产生，必须仔细区分Wilson axino-gluino-gluon耦合、1 PI axino-gluino-gluon振幅和PQ反常系数这三个看似相似但基本不同的量。然后我们注意到，在能量标度p处，在M_Φ< p < v_{PQ}范围内，除了众所周知的p/（16π^2 v_{PQ}）抑制外，1 PI轴-胶子-胶子振幅还被（M_Φ^2）/（p^2）抑制，其中M_Φ是模型中最重的PQ荷电和规范荷电物质超多重态的质量，它可以远低于PQ标度v_{PQ}。结果表明，在T>M_Φ时，轴子的产生主要是物质超多重态产生，而不是规范超多重态产生。但当M_Φ v_{PQ}时，轴子的产生速率大大降低，这将使随后的宇宙学发生重大改变。这在超对称DFSZ模型中是最显著的，其中M Φ对应于弱标度附近的Higgsino质量，然而在KSVZ模型中也可能有类似的缩减。我们评估了DFSZ和KSVZ模型的遗迹轴子密度，同时包括涉及最重的PQ荷电和规范荷电物质超多重态的过程中的轴子生产。
2011-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology of the DFSZ axino
我们研究了超对称DFSZ轴子模型的宇宙学影响。扩展最近的工作，我们首先提供了一个全面的分析热生产的DFSZ axino考虑所有可能的散射，衰变和逆衰变过程取决于各种质量参数和再热温度。虽然DFSZ轴伴很难达到热平衡，但它的耦合仍然足够大，可以产生巨大的轴伴布居数，从而形成过剩的中性伴密度。我们检查中性伴子参数空间，以确定暗物质属性取决于Peccei-Quinn标度。当Peccei-Quinn标度变高导致轴子寿命变长时，中性伴暗物质出现在较轻的类希格斯诺LSP区域或更受限制的类比诺LSP区域，允许通过CP-奇希格斯玻色子共振湮灭以满足更强的再湮灭。
2012-01-25 astro-ph.CO hep-ph
Axino dark matter in light of an anomalous X-ray line
Axino作为解决强CP问题的轴子的超伴子，可以作为暗物质的一个很好的候选者。受星系团和仙女座星系3.5 keV X射线线信号的启发，我们研究了具有R宇称破坏的轴子模型，指出具有三线性R宇称破坏的轴子暗物质是再现X射线线的一个有吸引力的方案.为了解释线信号，三线性R宇称违背耦合$λ\sim {\cal O} (10^{-3}-10^{-1})$的佩切-奎因尺度需要为$f_a \sim{\cal O}(10^{9}-10^{11})$ GeV。此外，右手态被预测为轻态，即$\sim{\cal O}(100)$ GeV，因此可以在LHC中寻找。在这项研究中还讨论了该模型的宇宙学方面。
2014-05-30 astro-ph.CO hep-ex 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
Colder Freeze-in Axinos Decaying into Photons
我们指出，在超对称Dine-Fischler-Srednicki-Zhitnitsky模型中，7 keV的轴子暗物质（DM）可以同时再现3.5keV的X射线过剩，并且可以避开Ly-alpha森林数据的严格限制. Peccei-Quinn对称性破缺自然地产生具有最小SUSY标准模型粒子的轴子相互作用和RPV相互作用。RPV相互作用引入了轴子-中微子混合，并提供了轴子DM作为无菌中微子DM的变体，其衰变为单色光子可以通过X射线观测检测到。另一方面，Axinos是由热粒子的冻结过程以及无菌中微子的Dodelson-Widrow机制产生的。由此产生的相空间分布往往比费米-狄拉克分布更冷。晚期萨克逊衰变所产生的固有熵使axino更冷。线性物质功率谱甚至满足来自Ly-alpha森林数据的最新和最强的约束。
2017-07-07 astro-ph.CO 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
Searching for Axino-Like Particle at Fixed Target Experiments
类轴子粒子是类轴子粒子的超对称伙伴，是宇宙中暗物质的理想候选者。特别地，我们考虑了寻找具有中性伴子作为次轻超对称粒子的轻类轴粒子的固定靶实验。我们计算了中性伴子的产生和衰变率以及中性伴子衰变为类axino粒子时产生的事件（如光子和带电轻子）的数量。
2020-01-21 astro-ph.CO hep-ph
X-ray line signal from 7 keV axino dark matter decay
最近在仙女座星系和包括英仙座星系团在内的各种星系团中探测到了E ~ 3.5 keV左右的弱X射线发射，但其来源尚未确定。质量为2 E的轴子超伴子Axino可能是R宇称破坏衰变为光子和中微子的谱线的起源。此外，大多数参数空间与BICEP 2实验的最新观测结果一致。
2014-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark matter in the Kim-Nilles mechanism
Kim-Nilles机制将$μ$项与轴子尺度$f_a$联系起来，导致$μ/f_a$级的轴-希格斯-汤川耦合。这可能会带来危险的热产生axinos。如果轴子是稳定的，它的质量必须小到${\cal O}$（0.1 keV），或者再热温度应该低于${\cal O}$（10 GeV），取较低的轴子尺度$10^{10}$ GeV，这样才不会使宇宙过于接近。如果轴子衰变为中性伴子，如果湮灭率为$10^{11}$ GeV以上的$10^{-8}{GeV}^{-2}$量级，则过度产生的中性伴子可以适当地重新湮灭，使观测到的暗物质密度饱和。因此，具有相当大的比诺混合物的最轻的类希格斯诺超对称粒子成为一个很好的暗物质候选者，其核子截面为$10^{-45}$ cm $^2$。
2011-07-30 astro-ph.CO hep-ph
Axion Dark Radiation: Hubble Tension and Hyper-kamiokande Neutrino Experiment
在这项工作中，我们研究了一个超对称轴子模型的暗扇区，包括晚衰变的引力子/轴子暗物质和轴子暗辐射。在早期宇宙中，轴子的标量超伴子（saxion）的衰变会产生大量的熵。附加熵不仅可以稀释引力子/轴子暗物质的残余密度，避免宇宙的过封闭，而且可以放松对暴胀后再加热温度$T_{R}$的约束。同时，由介子衰变产生的轴子暗辐射将增加中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数量，这有助于降低宇宙学哈勃张力。在宇宙晚期，长寿命的引力子/轴子暗物质的衰变产生了具有MeV量级动能的轴子。我们研究了在中微子实验中通过逆Primakoff过程$a+A \to γ+ A$寻找高能轴子的可能性。
2022-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Dark radiation and dark matter in supersymmetric axion models with high reheating temperature
最近对宇宙微波背景、大尺度结构和大爆炸核合成（BBN）的研究显示出额外辐射的趋势。在超对称强子轴子模型的框架内，我们探讨了两个高再加热温度的情况下，可以解释一致的额外辐射和冷暗物质（CDM），后者驻留在引力子或轴子。在引力子CDM的情况下，来自热介子衰变的轴子在BBN之前已经提供了额外的辐射，而具有宇宙学所需的TeV尺度质量的轴子衰变可以产生额外的熵。在轴子CDM的情况下，宇宙学的约束是尊重轻eV尺度axino和弱尺度引力子衰变成轴子和axino。这些衰变导致后期额外的辐射，可以与早期的贡献共存。最近普朗克卫星探测到的结果是在晚些时候的额外辐射，因此这两种情况都有。进一步的测试是在ADMX上寻找轴子，在LHC上寻找超对称粒子。
2013-10-04 astro-ph.CO hep-ph
Axinos in Cosmology and at Colliders
如果轴子是最轻的超对称粒子，那么轴子的费米子超伴体axino就是冷暗物质的有力候选者。由于轴子与物质多重态的耦合非常弱，次轻超对称粒子（NLSP）具有很长的寿命，这对宇宙学和对撞机现象学都有重要的影响。假设一个带电的slepton是NLSP，我们计算了完整的领先的一个和两个循环的贡献，其衰变。我们详细分析了宇宙学的参数空间的约束，并讨论了如何在对撞机上探测这种情况。同时也探讨了轴子和引力子都比长寿命的带电slepton轻的情况，特别强调宇宙学的约束和对撞机现象。
2011-05-05 astro-ph.CO hep-ex 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
Mixed axion/neutralino dark matter in the SUSY DFSZ axion model
我们研究混合轴子/中性伴子冷暗物质生产的超对称性DFSZ轴子模型的轴子超场耦合到希格斯超场。我们计算了各种各样的axino和saxion衰变模式，以及它们的衰变温度，热和非热生产率。对于具有类希格斯诺暗物质（DM）标准丰度不足（SUA）的SUSY基准模型，我们发现当PQ标度fa < 10^{12} GeV时，DM丰度主要由轴子组成，因为在标准中性伴子冻结之前发生了saxion/axino衰变，因此其丰度仍然被抑制。当能量为10^{12}<~ f_a<~ 10^{14} GeV时，在中性伴子冻结后才发生氙子/轴伴子衰变，因此中性伴子的丰度因衰变产生和随后的再湮灭而增加。当f_a>~ 10^{14} GeV时，中性伴子暗物质和暗辐射都产生过剩.对于明智的参数选择，这些可以被抑制和合并的中性伴子/轴子丰度带来符合测量值。一个具有双DM标准过剩丰度（SOA）的超对称基准模型也被检验，但由于f_a<~ 10^{15} GeV的中性伴子DM丰度太大，通常仍被排除在外。在fa>~ 10^{15} GeV和更低质量的saxion时，saxion衰变产生的大熵可以稀释所有的遗迹，SOA模型在所有约束条件下都是成立的。
2015-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Mixed axion-wino dark matter
各种超对称模型产生分裂质谱，其特征在于非常重的标量，但亚TeV的高吉诺，通常与酒样LSP。这样的模型预测热产生的wino一样的WIMP暗物质丰度不足，使非热DM生产机制是必要的。我们研究的情况下，理论与葡萄酒般的LSP增加了一个Peccei-Quinn部门，包括一个axion-axino-saxion超多重态的超对称性KSVZ或超对称性DFSZ模型和/或没有saxion衰变到axion-axino。我们给出了各种情况下PQ破缺尺度f_a的允许范围，这些情况是通过求解必要的耦合玻尔兹曼方程产生的。我们还提出了一个模型的结果与辐射驱动的自然，但与葡萄酒一样的LSP。
2015-02-25 astro-ph.CO hep-ph
Coupled Boltzmann computation of mixed axion neutralino dark matter in the SUSY DFSZ axion model
超对称化DFSZ轴子模型是非常有动力的，不仅因为它提供了规范层次和强CP问题的解决方案，而且因为它提供了一个解决超对称μ问题，自然允许一个小层次。我们计算预期的混合轴子-中性伴子暗物质丰度的SUSY DFSZ轴子模型在两个基准情况下-一个自然的SUSY模型与标准的中性伴子丰度不足（SUA）和一个mSUGRA/CMSSM模型与标准的过剩（SOA）。我们的计算实现耦合玻尔兹曼方程，跟踪辐射密度以及中性伴子，轴子（产生热（TH）和通过相干振荡（CO）），saxion（TH-和CO-产生），axino和引力子密度。在SUSY DFSZ模型中，轴子，axino和saxion经历冻结过程-与SUSY KSVZ模型中的冻结或平衡生产相反-导致热产量在很大程度上独立于再加热温度。我们发现SUA的情况下，与抑制saxion-axion耦合（ε =0）只承认解决方案PQ破坏尺度f_a~< 5 \times 10^{12} GeV的参数空间的大部分往往是轴子主导。对于具有允许的萨克逊-轴子耦合的SUA（α =1），则允许f_a值高达~ 2 \times 10^{14} GeV。对于SOA的情况下，几乎所有的超对称DFSZ参数空间是不允许的暗物质，暗辐射的生产过剩或违反BBN约束的组合。一个例外发生在非常大的f_a~ 10^{15}-10 ^{16} GeV，其中来自CO产生的saxion的大熵稀释导致允…
2015-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation Constraints on Mixed Axion/Neutralino Dark Matter
最近对WMAP 9数据的分析表明，暗辐射--由对宇宙膨胀有贡献的额外中微子的表观数量Δ N_{eff}来参数化--与标准模型一致，并且在95% CL时，从上面看，Δ N_{eff}约< 0.5。我们考虑了在R宇称守恒超对称（SUSY）模型中产生的混合轴子/中性伴子冷暗物质的情形，其中强CP问题由具有共约轴子（a）/轴子（s）/轴子（\ta）超多重态的强子轴子解决.我们的新结果包括改进的热轴子和saxion生产的计算，并包括saxion衰变的axinos和轴子的影响。我们证明了，如果介子主要是热产生的，且m_{LSP} < m_{\ta} \lesssim m_s，则Δ N_{eff}的上述界容易满足.然而，如果主导机制的saxion生产是通过相干振荡，WMAP 9数据提供了一个强大的约束saxion生产其次是saxion衰变到轴子。此外，我们表明，混合中性伴子/轴子暗物质的情况下，结合WMAP 9，BBN和BBN-100的约束是高度约束。特别是，标准过剩的中性伴子暗物质的超对称模型被排除在所有值的佩西-奎因破缺标度。下一代WIMP直接探测实验可能能够发现或排除混合轴子-中性伴子CDM方案，其中$s\to aa$是主导的轴子衰变模式。
2013-02-19 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
Implications of mixed axion/neutralino dark matter for the Cosmic Frontier: a Snowmass whitepaper
如果我们同时使用超对称解来解决规范层次问题和PQ解来解决强CP问题，那么我们可能会期待混合的轴子/中性伴暗物质（DM），即两个暗物质粒子。在这种情况下，暗物质的产生包括轴子的振荡产生、热中性伴子和非热中性伴子的产生以及轴子和轴子的热中性伴子和非热中性伴子的产生。后一种粒子可能会将额外的中性伴子送入宇宙汤中，或者通过额外的熵产生来稀释所有的遗迹，或者将暗辐射送入宇宙。根据超对称性和PQ模型，PQ尺度可以很容易地存在于10^9-10^{16} GeV之间。轴子可能远远超出目前实验所探测的范围。在遗留的WIMP的情况下，理论预测必须重新调整的可能性，WIMP只包括一小部分的本地DM丰度。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Natural $X$-ray Lines from the Low Scale Supersymmetry Breaking
在具有低尺度超对称性破缺的超对称模型中，当引力子质量在keV附近时，我们发现3.5keV的$X-$射线可以用几种不同的机制自然地解释：（I）在双线性$R-$粒子破缺的情况下，keV尺度的暗规范子扮演无菌中微子的角色。由于光暗的高吉诺只通过引力中介获得马约拉纳质量，它是一个衰变的暖暗物质（DM）的候选者;（II）压缩的冷DM态，其质量简并被破坏的gavity介导的超对称性破坏，发射这样的线通过较重的一个衰变到较轻的一个加光子（S）。一个高度超对称的暗扇区可以很容易地提供这样的系统;（III）轻轴子，其质量再次是周围的引力子的质量，衰变到中微子加伽马的$R-$部分违反超对称性。此外，我们还对暗gaugino的暗辐射进行了评述。
2015-02-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter and Higgs Mass in the CMSSM with Yukawa Quasi-Unification
我们对μ>0的约束最小超对称标准模型进行了更新分析，并补充了“渐进”汤川耦合准统一条件，该条件允许可接受的b夸克质量。在宇宙中冷暗物质丰度、B物理、μ子反常磁矩和最轻中性CP-甚至希格斯玻色子的质量mh的约束下，我们发现最轻中性伴子不能作为冷暗物质的候选者。这主要是因为从冷暗物质考虑的最轻中性伴子残余丰度的上限，尽管这个丰度被中性伴子-斯陶共湮灭大大减少，与最近关于B_s -> mu^+ mu^-的分支比的数据不一致。考虑到另一种粒子，如轴子或引力子，是最轻的超对称粒子，从而构成宇宙中的冷暗物质，我们发现在我们的模型中预测的m_h的范围有利于（119-126）GeV。
2012-01-13 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis scenarios for natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter
具有辐射驱动的电弱自然性的超对称模型需要质量约为100-300 GeV的轻希格辛。QCD扇区中的自然性通过Peccei-Quinn（PQ）轴子引起，导致混合轴子-higgsino暗物质。超对称DFSZ轴子模型提供了超对称μ问题的一个解决方案，而小层次μ m_{3/2}可能是PQ和隐藏扇区质量尺度不匹配的结果。传统的引力子问题现在被axino和saxion问题所扩展，因为后者的粒子也可以导致WIMP或暗辐射的过度产生，或者违反BBN约束。我们计算区域的T_R与m_{3/2}平面允许的BBN，暗物质和暗辐射的限制，为各种PQ尺度的选择f_a。这些地区相比，热leptogenesis，非热leptogenesis，振荡sneutrino leptogenesis和阿弗莱克-丁leptogenesis所需的值。后三个在PQ尺度f_a~ 10^{10}-10 12} GeV的参数空间的宽范围内是允许的，这也是自然性所支持的：f_a~ \sqrt{μM_P/λ_μ} \sim 10^{10}-10 12} GeV。这些f_a值对应于稍高于投影ADMX搜索区域的轴子质量。
2015-10-02 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
(Mainly) axion dark matter
QCD的强CP问题本质上是一个自然性问题：为什么在QCD拉格朗日量中，F \tilde{F}项被高度抑制，而似乎有必要解释为什么有三个而不是四个轻π？最优雅的解决方案假定一个自发破缺的Peccei-Quinn（PQ）对称性，这需要存在轴子场a。轴子场稳定到其势能的最小值，从而消除了进攻项，但产生了物理轴子，其相干振荡可以构成冷暗物质。直到现在，ADMX等实验才开始探索QCD轴子参数空间。由于一种真正的标量粒子--希格斯玻色子--已经被发现，人们可能会期望它的质量停留在轴子尺度f_a~ 10^{11} GeV。希格斯粒子的质量被超对称性优雅地稳定下来：在这种情况下，轴子伴随着它的axino和saxion超伙伴。要求自然也在电弱部门意味着希金森类WIMP，那么我们期待混合轴子WIMP暗物质。最终，我们将期望探测到轴子和WIMP，而轻希格斯玻色子的信号可能会在LHC出现，并且必须在ILC出现。
2015-10-26 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
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
Supersymmetry with radiatively-driven naturalness: implications for WIMP and axion searches
通过坚持MSSM的电弱和QCD部分的自然性，暗物质产生的图像与通常的WIMP奇迹图像相比有了很大的改变。在具有辐射驱动自然性的超对称模型（辐射自然超对称模型或RNS）中，其中包括对强CP和超对称μ问题的DFSZ类解决方案，暗物质预计将是轴子和希格斯诺类WIMP的混合物。WIMP/轴子丰度计算需要同时求解一组描述准稳定轴子和轴子的耦合玻尔兹曼方程。在大多数的参数空间，轴子弥补了占主导地位的贡献的暗物质，虽然地区的WIMP优势也发生。我们给出了PQ标度f_a的允许范围，并与ADMX轴子探测器在不久的将来预期探测的值进行了比较。我们还显示了WIMP的检测率，这是抑制从通常的期望，因为现在WIMP只包括一小部分的总暗物质。尽管如此，吨级稀有液体探测器应该能够探测整个RNS参数空间。间接的WIMP检测率是不太有利的，因为它们是由耗尽的WIMP丰度的平方减少。
2015-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Relic Densities of Dark Matter in the U(1)-Extended NMSSM and the Gauged Axion Supermultiplet
在一个具有规范反常U（1）对称性的超对称模型中，计算了超荷$U(1)_Y$动力学混合的中性伴子和轴子的暗物质残余密度。该模型是USSM（U（1）扩展的NMSSM）的变体，包含额外的U（1）对称性和相对于MSSM的超势中的额外单线态，其中规范不变性通过使用Stuckelberg多重态的Peccei-Quinn相互作用恢复。这种方法在光谱中引入了轴子（Im b）和撒克逊子（Re b），并产生了中性伴子的axino分量。Stuckelberg轴子（Im b）在电弱对称破缺后发展出一个物理成分（规范轴子）。我们分类的拉格朗日函数的所有相互作用，并进行了完整的模拟研究的频谱，使用micrOMEGAs确定的中性伴子遗迹密度。我们讨论的唯象影响的模型分析质量值的轴子从毫电子伏特到兆电子伏的区域。我们分析的可能的情况下，显着约束的WMAP数据的组合，从直接轴子搜索和否决权的排斥限制在核合成的时候晚熵释放。
2012-04-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter Production at LHC from Black Hole Remnants
我们研究了欧洲核子研究中心大型强子对撞机（CERN LHC）从黑洞遗迹（BHR）中产生暗物质的过程。我们发现，这些BHR在LHC的典型质量是~ 5-10 TeV，这是比其他暗物质的候选者，如：轴子，axino，neutralino等，我们建议通过单一的喷流生产过程中的PP ->喷气+BHR（暗物质）在欧洲核子研究中心LHC检测到这种暗物质。我们发现，零碰撞参量部分子碰撞，单喷流截面是不可忽略的标准模型背景相比，是远远高于其他暗物质的情况下，迄今为止研究。我们还发现，在CERN LHC中，喷流产生的dσ/dp_T随p_T的增加而增加，而在所有其他暗物质方案中dσ/dp_T都是减小的。这可能为大型强子对撞机的暗物质探测提供有用的信号。然而，我们发现，当包含非弹性的碰撞参量依赖效应时，来自上述过程的单喷流横截面变得比标准模型背景小得多，并且可能在LHC中检测不到。
2010-09-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分，一种是超轻物质，另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Impact of semi-annihilations on dark matter phenomenology - an example of Z_N symmetric scalar dark matter
本文研究了半湮灭x_i x_j <->x_k X（其中x_i为任意暗物质，X为任意标准模型粒子）对暗物质唯象的影响.我们建立了一个包含一个额外的双重态和一个复杂的单重态的最小标量暗物质模型，预测了不同离散阿贝尔对称性Z_N，N>2下具有半湮灭过程的非平凡暗物质现象。我们实现了两个这样的例子模型与Z_3和Z_4对称的micrOMEGA和工作的现象。我们发现，这两个半湮灭和湮灭只涉及粒子从两个不同的暗物质部门显着修改这种类型的模型中的暗物质遗迹丰度。我们还研究了在这些模型中在XENON 100中直接检测暗物质的可能性。
2012-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Linear scale bounds on dark matter--dark radiation interactions and connection with the small scale crisis of cold dark matter
现代宇宙学中的一个悬而未决的问题是冷暗物质范式的小尺度危机。越来越多的注意力最近致力于自相互作用的暗物质模型作为一个可能的答案。然而，解决所谓的“失踪卫星”问题还需要存在额外的相对论性粒子（称为暗辐射），与早期宇宙中的暗物质散射。在这里，我们调查的影响，不同的理论模型设计的暗物质暗辐射相互作用的大尺度宇宙学观测。我们使用宇宙微波背景数据，把约束的暗辐射成分和它的耦合到暗物质。我们发现，数据所允许的耦合值意味着一个截止尺度的晕质量函数与银河系中的卫星观测相匹配。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
A dark matter scaling relation from mirror dark matter
镜像暗物质和其他类似的耗散暗物质候选者需要一个能量源来稳定螺旋星系中的暗物质晕。以前曾有人提出，普通超新星可能提供所需的能量。通过将超新星提供给晕的能量与辐射冷却损失的能量相匹配，我们在这里导出了一个粗略的标度关系$R_{SN} \propto ρ_0 r_0^2$（$R_{SN}$是超新星速率，$ρ_0, \ r_0$是暗物质中心密度和核心半径）。这种关系与从晕质量大于$3\times 10^{11} M_\odot$的螺旋星系的研究中推断出的暗物质特性是一致的。我们推测，其他观测到的星系的星系团可能会解释这种耗散的暗物质的框架内。
2013-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Dark Matter: a Review (the April Fool Edition)
在过去的几十年里，关于暗物质的存在和性质的证据不断积累。根据候选粒子的不同，暗物质可以呈现出几种宇宙学定义的模型之一：热暗物质、冷暗物质、暖暗物质、自相互作用暗物质和模糊暗物质。在本文中，我回顾了这些模型的相关性和地位，是否有可能为一个以上的这些模型，每个构成的暗物质的一部分，并讨论了确定这些模型中的任何一个是否可以成功地描述我们自己的宇宙的属性和演化的前景。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Dark sector unifications: dark matter-phantom energy, dark matter -- constant $w$ dark energy, dark matter-dark energy-dark matter
本文提出了一种新的方法，统一的暗物质和暗能量的宇宙流体。介绍了一个模型，其中宇宙流体声速平方被定义为状态方程（EoS）参数的函数。它示出了如何对数的一部分，这个函数的结果在动力学制度以前没有观察到的宇宙流体模型。结果表明，在一个特定的动力学制度的模型表现为统一的暗物质和幻影暗能量。此外，它表明，该模型可以描述暗物质-暗能量统一，其中暗能量渐近行为的暗能量与一个常数EoS参数大于-1。在特定的参数范围内，统一流体模型也再现了类似于$Λ$ CDM模型的全局扩展，其中流体声速对于小的标度因子值为零，并且对于大的标度因子值为小的，甚至为零。最后，它显示了如何该模型可能有助于描述宇宙流体暗物质-暗能量-暗物质统一。得到了产生这种瞬态暗能量行为的模型参数的物理约束。
2019-08-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A New Direction in Dark-Matter Complementarity: Dark-Matter Decay as a Complementary Probe of Multi-Component Dark Sectors
在暗物质的单组分理论中，暗物质产生、湮灭和散射的$2\to 2$振幅可以通过各种交叉对称性相互关联。这些交叉关系是著名的互补性的核心，而互补性是现有不同暗物质搜索技术和策略的基础。相比之下，在暗物质的多组分理论中，可能有许多不同质量的不同暗物质组分。这就为暗物质的互补性开辟了一个新的“对角线”方向：暗物质从较重的成分衰变到较轻的暗物质成分的可能性。在这项工作中，我们讨论了这个新的方向可能与其他相关，并表明，增强互补性出现可以是一个重要的成分，在探测和约束参数空间的这种模型。
2015-02-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Modified Dark Matter: Relating Dark Energy, Dark Matter and Baryonic Matter
修正的暗物质（MDM）是受引力热力学启发而提出的暗物质的唯象模型。对于一个正宇宙学常数（$Λ$）的加速宇宙，这种唯象的考虑导致了与$Λ$相关的临界加速参数的出现。这种临界加速度是MDM的一种有效的唯象表现，在星系自转曲线中的暗物质和重子物质之间的相关性中可以发现。由此产生的MDM质量配置文件，这是敏感的$Λ$，与观测数据在银河系和集群尺度是一致的。特别是，相同的临界加速度出现在银河系和集群数据拟合的基础上MDM。此外，使用一些强大的定性参数，MDM似乎在宇宙尺度上工作得很好，即使定量研究仍然缺乏。最后，我们评论修改后的暗物质，这可能会导致新的非粒子唯象学，并可能解释为什么，到目前为止，暗物质检测实验未能检测到暗物质粒子的量子的某些非局部方面。
2017-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The local dark matter distribution in self-interacting dark matter halos
在EAGLE流体动力学模拟中，我们研究了类银河系中暗物质自相互作用对局域暗物质分布的影响。这些模拟是用两种不同的自相互作用暗物质模型进行的，一种是恒定的，另一种是速度依赖的自相互作用截面。我们发现，在有暗物质自相互作用和重子的模拟中，类银河晕的局部暗物质速度分布与在有重子的无碰撞暗物质模拟中得到的结果基本相似.在这两种情况下，当地的暗物质的速度分布符合最佳拟合麦克斯韦分布。在有或没有暗物质自相互作用的模拟中包括重子增加了局部暗物质密度，并将暗物质速度分布向更高的速度移动。为了研究直接检测的影响，我们计算直接从模拟得到的暗物质晕积分，并将其与最佳拟合麦克斯韦速度分布得到的积分进行比较。我们发现，麦克斯韦分布提供了一个很好的适合大多数晕的晕积分，没有任何显着的差异，不同的暗物质自相互作用模型的结果。
2022-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Hidden Hot Dark Matter as Cold Dark Matter
我们发现，隐藏的热暗物质，隐藏的部门暗物质的相互作用，去耦时，它是相对论性的，是一个可行的暗物质候选人提供它从来没有在热平衡与粒子的标准模型。这种隐藏的热暗物质可能会重新加热到比可见宇宙更低的温度和数密度，因此，简单地用它的热丰度来解释宇宙中所有的暗物质，同时避开了结构形成对热暗物质的典型约束。我们发现质量范围从~3 keV到~10 TeV。虽然从未与标准模型平衡，但这类模型可能在物质功率谱中或通过与标准模型粒子的超弱相互作用具有独特的观测特征。
2009-12-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Directional Direct Detection of MeV Scale Boosted Dark Matter in Two Component Dark Matter Scenario via Dark Photon Interaction
本研究针对双组分暗物质模型中较重暗物质湮灭产生的MeV尺度助推轻暗物质，探索定向直接探测（如核乳胶探测器NEWSdm）的有效性，聚焦质子、碳等轻核靶，为探测常规方法无法覆盖的低质量暗物质参数空间提供新途径。
2025-04-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Unified description of dark energy and dark matter in mimetic matter model
宇宙学中暗物质和暗能量的存在被各种观测所暗示，然而，它们仍然不清楚，因为它们还没有被直接探测到。本文提出了一个暗能量和暗物质的统一模型，该模型可以解释宇宙在暴胀时代以后的演化历史、物质密度差增长率函数的时间演化、螺旋星系的平坦自转曲线以及太阳系的引力实验。
2016-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unifying dark matter, dark energy and inflation with a fuzzy dark fluid
标量场出现在许多宇宙学模型中，特别是为了解释暗能量和暴胀，但也是为了模拟暗物质。在本文中，我们表明，这是可能的标量场同时取代暗物质，暗能量和通货膨胀假设存在的非最小耦合到重力，墨西哥帽潜力，和自发对称性破缺前的通货膨胀。在暴胀之后，标量场表现得像一种暗流体，模仿暗能量和暗物质，并且具有类似于模糊暗物质的暗物质行为。
2020-07-10 astro-ph.CO hep-th
Sub-horizon evolution of cold dark matter perturbations through dark matter-dark energy equivalence epoch
考虑了一个由标准冷暗物质和一个具有常状态方程w和常有效声速的暗能量组成的晚期宇宙模型。忽略暗能量分量的涨落，我们得到了一个描述在暗物质-暗能量相等的时期中，视界下冷暗物质扰动演化的方程。我们探讨了它的解析解，并计算了一个精确的w依赖的修正的暗物质增长函数，对数增长函数和增长指数参数通过所考虑的历元。我们测试我们的解析近似的数值解，发现在感兴趣的时代，k =0的差异小于1%。
2014-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Massive graviton dark matter with environment dependent mass: A natural explanation of the dark matter-baryon ratio
我们提出了一个方案，可以自然地解释观察到的暗物质重子比的背景下，变色龙场的双度规理论。我们引入两个额外的引力自由度，大质量引力子和变色龙场，分别对应于暗物质和暗能量。变色龙场被假设为与暗物质非最小耦合，即，大质量引力子，通过引力子质量项。我们发现，由于变色龙场的能量转移，暗物质-重子比动态地调整到观测值。结果表明，该模型可以解释观测到的暗物质-重子比，而与它们的初始丰度无关。
2017-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
