Dark matter, dark radiation and Higgs phenomenology in the hidden sector DM models
本文提出了一类具有局域暗规范对称性的隐扇区暗物质模型，其中暗物质是稳定的，这是由于不破缺的局域暗规范对称性，或者由于拓扑结构，或者由于某些偶然的对称性而长期存在，粒子的含量和动力学完全由局域规范对称性决定.在这些模型中，有两种类型的自然力介质，暗规范玻色子和暗希格斯玻色子玻色子，这将影响DM和希格斯现象学的重要方式。我讨论了各种现象学问题，包括GeV规模的伽玛射线过剩从银河系中心（GC），（在）直接检测签名，暗辐射，希格斯现象和希格斯膨胀辅助暗希格斯。
2015-03-18 astro-ph.HE hep-ph
Bounds on Long-lived Dark Matter Mediators from Neutron Stars
该研究利用高能中微子观测，对带有长寿命中微子衰变媒介子的重暗物质理论参数空间给出约束，证明其可补充地面探测、覆盖常规手段无法触及的参数区间。
2023-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Celestial-Body Focused Dark Matter Annihilation Throughout the Galaxy
间接探测实验通常测量湮灭暗物质（DM）粒子通过星系晕自由传播的通量。我们认为一个新的情况下，天体“集中”DM湮灭事件，提高效率的晕湮灭。在这种设置中，DM首先被天体捕获，如中子星或褐矮星，然后在其中湮灭。如果DM湮灭为足够长寿命的粒子，它们可以逃逸并随后衰变为可检测的辐射。这产生了一种独特的湮灭形态，它的尺度是DM和天体密度的乘积，而不是DM密度的平方。我们表明，这个信号可以支配的晕湮灭率在$γ$射线观测在银河系中心和球状星团。我们使用\textit{Fermi}和H.E.S.S.数据来约束DM-核子散射截面，设置强大的新的限制下降到$\sim10^{-39}~$ cm $^2$亚GeV DM使用褐矮星，这是高达9个数量级强于现有的限制。我们证明，中子星可以设置限制TeV规模DM下降到约$10^{-47}~$厘米$^2$。
2021-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Phenomenology of left-right symmetric dark matter
我们提出了一个详细的研究暗物质现象在低尺度左右对称模型。新的费米子或标量多重态的稳定性是由一个偶然的物质宇称保证的，这个宇称在标量三重态对规范群的自发对称性破缺中幸存下来。这些粒子的残余丰度由规范相互作用决定，并产生质量高于电弱标度的暗物质候选者。因此，索末菲效应改变了暗物质湮灭，不仅在早期宇宙如此，而且在今天，例如在银河系中心。马约拉纳的候选者--三重态、五重态、双二重态和双三重态--只给模型带来了一个新的参数，即它们的质量，因此在对撞机和天体物理观测中是高度可检验的。标量候选者-双重态和7重态，后者仅在可重整化水平稳定-具有额外的标量-标量相互作用，产生丰富的现象学。我们讨论的粒子与著名的候选粒子wino、希格斯诺、惰性偶标量、超中微子和最小暗物质有许多共同的特征。特别是，他们都预测了来自暗物质湮灭的大伽马射线通量，这可以用切伦科夫望远镜来搜索。我们进一步讨论了模型与不等的左右规范耦合，$g_R \neq g_L$，最近的实验提示与2 TeV的质量作为基准点的带电规范玻色子。在这种情况下，暗物质的质量由观测到的遗迹密度决定。
2016-03-09 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Long-lived Positronium and AGN Jets
我们认为活动星系核喷流中可能存在稳定的正电子偶素。电子和正电子在活动星系核中心的超大质量黑洞的吸积盘附近产生，并在{ \sl Alfvén半径}内沿磁场加速。在这个区域的条件是理想的创造束缚态的正电子素是稳定的湮灭。螺旋形的磁场使原子以相对论的速度沿着喷流运动，使原子能够在很远的距离内存活。
2012-10-04 astro-ph.HE
High Energy Electron Signals from Dark Matter Annihilation in the Sun
本文讨论了太阳内部或附近的暗物质湮灭产生的高能电子到达地球的两种机制。具体来说，如果DM湮灭成长寿命状态，或者如果暗物质非弹性散射，这将在太阳外留下一个暗物质的光环，电子就可以逃离太阳。这种局部化的电子源可能会影响实验观察到的光谱，这些实验的视场较窄，朝向太阳，如ATIC，不同于那些具有较大视场的实验，如费米。我们建议用现有的费米数据对这些可能性进行一个简单的测试，它比终态辐射的限制更敏感。如果被观测到，这样的信号将构成暗物质的明确特征。
2010-12-11 astro-ph.HE hep-ph
Exploring SUSY light Higgs boson scenarios via dark matter experiments
我们研究了超对称光希格斯玻色子场景中的暗物质现象，在规范耦合统一尺度下调整了非普适希格斯质量。正确的残余物密度主要是通过湮灭成赝标量$A$来获得的，这给出了目前自湮灭截面的高值。我们的分析表明，$A$极区的大部分可以产生可探测的γ射线和反质子信号，并且仍然与最近的XENON 100和CDMS-II的直接探测数据相兼容。
2010-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos from captured dark matter annihilation in a galactic population of neutron stars
本文研究了银河系中心中子星群体捕获的暗物质通过长寿命媒介子湮灭产生中微子通量的情景，并发现IceCube/KM3NeT等千吨级探测器在TeV-PeV质量范围内的暗物质-核子散射截面探测上优于当前极限。
2022-05-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter's secret liaisons: phenomenology of a dark U(1) sector with bound states
在暗U（1）力作用下带电的暗物质（DM）出现在标准模型的许多扩展中，并被用来解释宇宙射线数据中的异常，以及自相互作用DM候选者。在本文中，我们进行了全面的唯象分析这样一个模型，假设DM丰度产生的热冻结出的黑暗的相互作用。我们包括，第一次，在DM生产和间接检测信号中的束缚态效应，并量化其重要性费米，AMS和CMB实验。我们发现，DM在1 GeV至100 TeV的质量范围内，湮灭成暗光子的MeV至GeV的质量，是与观测相冲突。相反，DM湮灭成更重的暗光子是可行的。我们指出，多GeV暗光子的晚期衰变可以产生显着的熵，从而稀释DM密度。这可以大大降低获得DM丰度所需的暗耦合，从而放松现有的限制。
2017-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Annihilation vs. Decay: Constraining dark matter properties from a gamma-ray detection
大多数被提出的暗物质候选者都是稳定的，并且是在早期宇宙中热产生的。然而，也有可能是不稳定的（但寿命长）暗物质，热或以其他方式产生。我们提出了一个战略，区分暗物质湮灭和/或衰变的情况下，一个明确的信号，在银河系矮球状星系的伽玛射线观测与伽玛射线实验检测。间接信号的能谱的单独测量将使这些情况之间的区别是不可能的。我们表明，通过检查的强度和能谱的发射角分布的依赖关系，起源可以被确定为衰变，湮灭，或两者兼而有之。此外，一旦建立的信号类型，我们展示了如何这些测量可以帮助提取信息的暗物质的属性，包括质量，湮灭截面，寿命，占主导地位的湮灭和衰变通道，以及子结构的存在。虽然这里提出的方法的应用可能是可行的，目前的实验只有非常乐观的暗物质的情况下，提高灵敏度即将到来的实验可以使这种技术被用来研究更广泛的暗物质模型。
2010-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Phenomenology of WIMPy baryogenesis models
重子和暗物质（DM）丰度之间可能存在的联系迄今为止主要是在所谓的非对称DM的背景下进行探索的。最近，一个非常不同的机制，被称为“WIMPy重子生成”，已经提出了与DM湮灭的重子不对称。DM候选者是一个弱相互作用的大质量粒子（WIMP），通常的WIMP方案稍微扩展，以适应重子生成，这是在DM冻结的时候完成的。我们构建了一个有效场论，其中包括一个相当一般的类模型，实现WIMPy重子生成。在一些合理的，简化的假设下，我们表明，这些模型的参数空间的一个很好的部分是允许的，考虑到实验的限制。LHC的界限要求WIMP重于400 GeV。
2013-01-25 astro-ph.HE hep-ph
Searching for dark matter annihilating into light long-lived mediators from stars inside dwarf spheroidal galaxies
本文通过分析近16年Fermi-LAT数据，研究十个邻近矮椭球星系中恒星捕获的暗物质湮灭为轻长寿命媒介粒子并衰变产生伽马射线的过程，结合Sommerfeld增强效应，对约100 GeV暗物质设定了约10^{-36} cm^2的暗物质-核子散射截面限制。
2025-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Probing freeze-in dark matter using Bose-Einstein condensate in neutron star
Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文研究了中子星中玻色-爱因斯坦凝聚如何增强暗物质湮灭率，从而提高中子星表面温度，使詹姆斯·韦伯太空望远镜能够探测到暗物质与核子的散射截面，并补充地面上的直接探测搜索。
2026-10-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter indirect signals with long-lived mediators
暗物质粒子可能湮灭为光和亚稳态介质，随后在远离它们产生的地方衰变。在这种情况下，暗物质的间接特征相对于标准模型粒子直接注入湮灭发生的传统情况发生了改变。我们在这里探索这种新的现象学，我们为此设计了工具。我们计算的有效暗物质分布所造成的介质传播的涂抹。我们推导出介质及其衰变粒子的通量。我们研究如何$J$ -因子，这自然出现在计算的暗物质诱导的伽马射线信号，被修改的介质的存在下。我们还推导出在这种情况下宇宙线正电子通量表现出的各向异性。最后，我们评论最近提出的建议的基础上，长寿命的调解人的有效暗物质密度在地球上增加，如解释宇宙射线正电子异常。我们的结论是，这种情况是勉强站得住脚的非常密集的暗物质尖峰，它需要在银河系中心。相关的正电子各向异性非常小，无法检测，除非在高能量下，它达到$10^{-4}$到$10^{-3}$的量级。
2017-11-25 astro-ph.HE hep-ph
WIMP Shadows: Phenomenology of Secluded Dark Matter in Three Minimal BSM Scenarios
本文系统研究三种最小BSM场景中的隐匿暗物质，通过热退耦到暗中介子实现遗迹丰度，给出门户耦合下限，并指出直接、间接探测信号受抑制，对撞机测试仍具敏感性。
2025-10-27 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Solar Gamma Ray Constraints on Dark Matter Annihilation to Secluded Mediators
我们认为间接检测的暗物质是在太阳中捕获，随后湮灭的长寿暗介质。如果这些介质在衰变之前逃离太阳，它们可以通过介质直接衰变为光子或通过介质衰变产物的韧致辐射和强子化产生引人注目的伽马射线信号。使用最近的测量从HAWC天文台，我们确定模型独立的限制重暗物质的数量级更强大的比直接检测实验，自旋相关和自旋无关的散射。我们还考虑了一个很好的动机模型，其中费米暗物质湮灭暗光子。对于这样一个现实的情况下，太阳伽马射线约束的强度降低，相比理想的情况下，因为暗物质捕获截面和介质寿命相关。尽管如此，太阳伽马射线的约束使我们能够排除以前不受约束的暗光子参数空间的区域。
2021-09-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Testing the neutrino annihilation model for launching GRB jets
伽玛射线暴（GRB）喷流的发射机制仍然存在争议，导致喷流成分存在很大的不确定性。磁流体动力学模型和中微子湮灭模型已经被提出来研究黑洞/吸积盘中心引擎的能量提取。特别是，对于持续时间为$T\lesssim 100$ ~s的爆发所预期的极端吸积率$\dot M\sim 0.1-1$ ~ M $_\odot$ s $^{-1}$，圆盘可以是有效的中微子发射体。中微子-反中微子湮灭的结果在喷流的能量沉积率，可以在原则上，占爆炸的能量。最近对暴后数小时X射线耀斑和超长伽玛暴的发现表明伽玛暴活动可以持续$\sim 10^4$ ~s或更长时间。这些长寿命事件的影响类似于经典的伽玛暴。鉴于这些发现，我们重新评估中微子湮灭模型。我们推导出中微子动力射流的最大可能能量作为爆发持续时间的函数，并表明可用的能量下降快，较长的爆发。对于一个标准的参数选择，该模型在解释观测到的持续时间超过$\sim 10^3$ ~s的事件的能量学时，差了三到四个数量级。
2014-08-20 astro-ph.HE
Searching for Secluded Dark Matter with H.E.S.S., Fermi-LAT, and Planck
短寿命介质常被用来描述暗物质与标准模型粒子的相互作用。当暗物质的质量比介质的质量重时，它可能会自我湮灭成短命的介质，在某些情况下，这可能是主要的湮灭通道。这种情况被称为隐蔽的暗物质。我们使用费米LAT观测矮球状星系，H.E.S.S.来自银河系中心的数据，以及普朗克对宇宙微波背景的测量，以限制隐蔽的暗物质。我们探索这些实验之间的相互作用，我们评估的影响，我们的边界，一个经常被忽视，但非常重要的一点，介质质量。特别是，我们排除了对湮灭截面大于或$σv \sim 4 \times 10^{-27} {\rm cm^3/s}$的$10$~GeV周围的暗物质质量和更大或$σv \sim \times 10^{-25} {\rm cm^3/s}$的TeV周围的暗物质质量的顺序。我们的研究结果取代了以前的限制，使用费米-LAT数据，并构成了第一个限制隐蔽的黑暗部门使用H.E.S.S.望远镜我们还表明，可以拟合TeV伽马射线观测从H.E.S.S.与隐蔽的暗物质湮灭，与介质质量影响最适合的暗物质粒子质量。我们的研究结果表明，在间接检测的背景下，隐蔽的黑暗部门的任何评估显着取决于介质质量的选择。
2017-11-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Dark matter seeding and the kinematics and rotation of neutron stars
在中子星的内部区域，从星系晕吸积的暗物质的自湮灭可能会影响它们的运动学性质，即速度反冲和旋转模式。我们发现，如果一个稳定的长寿命的单个或多个奇异点偏离中心的种子形式，有一个相关的动量和扭矩的变化，可能会影响恒星的运动学观测。
2011-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Neutrino-dominated accretion flows as the central engine of gamma-ray bursts
围绕旋转恒星质量黑洞的中微子主导吸积流（NDAF）是伽马射线暴（GRB）中心引擎的可能候选者。NDAF是超吸积盘，其吸积率在大约0.001-10 $M_\odot ~\rm s^{-1}$的范围内，具有高密度和温度，因此在光学上非常厚，在几何上非常薄，甚至很厚。本文综述了NDAF的理论研究进展及其在伽玛暴现象学中的应用。这些主题包括：NDAF的稳定径向和垂直结构及其对中微子光度和湮灭光度计算的影响，中微子-反中微子湮灭和Blandford-Znajek机制产生的喷流功率及其对BH质量、自旋和吸积率等参数的依赖性，NDAF的时间演化，磁场的影响，NDF理论在伽玛暴现象学中的应用，如光变曲线变化，扩展发射，X射线耀斑、千新星等，以及使用多信使信号（如MeV中微子和引力波）探测NDAF。
2017-07-19 astro-ph.HE
Nucleosynthesis and gamma-ray lines
天体物理学伽马射线光谱学是研究核天体物理学、超新星结构、银河系最近的恒星形成和核合成产物在星际介质中的混合的宝贵工具。在对该领域进行了简短的历史介绍之后，我对当前最重要的问题进行了简要回顾。重点是大质量恒星和相关超新星爆炸产生的放射性，特别是与INTEGRAL进行的观测有关的放射性：来自CasA的短寿命Ti-44和来自大质量恒星的长寿命Al-26和Fe-60。本文还讨论了银河系中正电子湮没产生的511 keV辐射以及恒星放射性和其他潜在正电子源的作用。
2011-01-11 astro-ph.HE
Measuring the smearing of the Galactic 511 keV signal: positron propagation or supernova kicks?
我们使用15年的$γ$ -射线数据从INTEGRAL/SPI在一个精细的调查形态的银河系核球正电子湮没信号。我们的空间分析证实，信号的痕迹老恒星星族在隆起，并首次揭示了它的痕迹四四方方的隆起和核恒星隆起。使用3D平滑内核，我们发现，信号被涂抹在一个特征的长度尺度为$150 \pm 50\,$ PC，这表明无论是在原位湮灭在天体物理源踢形成或正电子传播远离源。前者是不利的，因为它需要不同的踢速度之间的银河核（$\gtrsim 50\,\mathrm{km\,s^{-1}}$）和更广泛的隆起（$\lesssim 15\,\mathrm{km\,s^{-1}}$）源。湮灭前的正电子传播可以解释正电子注入能量为$\lesssim 1.4\,$ MeV的511 keV信号的整体现象，表明核合成起源。
2021-09-08 astro-ph.HE
Dark matter capture and annihilation in stars: Impact on the red giant branch tip
内容：虽然恒星经常被用作研究暗物质（DM）的实验室，但红巨星分支（RGB）恒星及其所包含的所有丰富现象学经常被这种努力所忽视。目的：研究弱相互作用大质量粒子（WIMP）DM在低质量RGB星（$M=0.8-1.4~\mathrm{M_{\odot}}$）中的捕获、蒸发和湮灭。方法：利用改进的恒星演化程序研究DM自湮灭对低质量RGB星结构和演化的影响。结果如下：我们发现，DM粒子的数量，积累在低质量的RGB恒星不仅是恒定的，在这一阶段的演变，但也大多独立的恒星质量，并在一定程度上恒星的金属丰度。此外，我们发现，由于DM湮灭注入恒星核心的能量可以促进氦燃烧所需的条件，从而触发RGB阶段的早期结束。RGB的过早结束，这是最明显的DM粒子与$m_χ\simeq 100~\mathrm{GeV}$，因此实现了较低的氦核心质量，这导致较低的亮度在红巨星分支（TRGB）的尖端。虽然在目前的WIMP范式，这些影响是唯一相关的，如果DM粒子的数量非常大的恒星内部，我们发现，轻WIMP（$m_χ\simeq 4~\mathrm{GeV}$），相关的偏离标准TRGB光度（$\sim 8\%$）可以实现的条件下，可以是现实的内秒差距的银河系。
2021-07-29 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Electromagnetic emission from long-lived binary neutron star merger remnants I: formulation of the problem
双中子星（BNS）合并是解释短伽马射线暴（SGRB）现象的主要模型，SGRB是宇宙中最明亮的爆炸之一。最近对SGRB的持久X射线余辉的观测挑战了标准范式，并表明在很大一部分事件中，可能形成长寿的中子星（NS），而不是黑洞。了解这些余辉背后的机制是必要的，以解决有关SGRB中央引擎的性质公开的问题。然而，最近的理论进展一直受到阻碍的事实，即余辉发射的时间尺度的利益是无法访问的数值相对论模拟。在这里，我们提出了一个详细的模型来弥合合并过程的数值模拟和余辉的相关时间尺度之间的差距，假设合并的结果在一个长寿命的NS。该模型是制定在一组耦合的微分方程，遵循合并后的系统的演变，并预测其电磁（EM）发射在一个自洽的方式，从初始数据，可以从BNS合并模拟提取，并考虑到最相关的辐射过程。此外，该模式可以容纳在任何时间的演变过程中，以及不同的情况下，即时SGRB排放的残余NS崩溃。对BNS合并感兴趣的第二个主要原因是，它们被认为是最有希望的引力波（GW）源，可用于今年上线的先进地面探测器网络LIGO/Virgo的探测。在合并和合并后阶段进行EM和GW联合观测的多信使天文学可以大大提高这两种观测的科学产出。但是，实际收益取决于...
2015-08-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
