Gamma-Ray Lines in 15 Years of Fermi-LAT Data: New Constraints on Higgs Portal Dark Matter
通过分析15年Fermi-LAT数据未发现单能γ射线谱线,对暗物质湮灭施加约束,并首次进行γγ和Zγ双线分析,限制了解释银河系中心超出的Higgs门户暗物质模型。
2023-09-11 astro-ph.HE hep-ph
The electron-flavored Z'-portal dark matter and the DAMPE cosmic ray excess
DAMPE实验最近报告了存在过量高能电子和正电子的强烈迹象。如果用暗物质的湮灭来解释,DAMPE的结果将暗物质质量和可能的湮灭通道限制在少数情况下。在本文中,我们解释的DAMPE结果与电子味$Z^\prime$ -门户费米子暗物质。我们表明,狄拉克暗物质的情况下是有希望的,通过过程$\bar χχ\to\mathbf{Z}'\to \bar e e$来解释过剩。约化湮没截面被限制在$10^{-26}\sim 10^{-24}~{\rm cm^3 s^{-1}}$的范围内,以解释过量。
2017-12-04 hep-ph
Cosmic rays through the Higgs portal
我们考虑电弱单线态暗物质的质量与希格斯质量相当。单重态被假定通过与希格斯粒子的微扰耦合与标准物质耦合。质量与希格斯质量相当的单重态的湮灭主要取决于湮灭截面中W、Z和希格斯峰的接近程度。我们发现在星系晕中,来自微扰耦合单线态湮灭的连续光子谱可以达到EGRET弥散γ射线通量的每密耳几个的水平。
2008-07-16 astro-ph hep-ph
A Potentially Detectable Gamma-Ray Line in the Fermi Galactic Center Excess -- In Light of One-Step Cascade Annihilations of Secluded (Vector) Dark Matter via the Higgs Portal
我们显示了一个潜在的可检测的伽马射线线的存在下,在费米银河系中心多余的光的隐蔽(矢量)暗物质(DM)模型中,隐藏的标量,几乎退化与DM的质量,介导的相互作用的隐蔽DM与标准模型(SM)由于其混合与SM希格斯。我们发现参数区域$m_X\in[60, 132]$ GeV可以提供一个很好的拟合费米银河系中心的γ射线过剩谱,出现一个突出的γ射线线的能量$\in [30, 66]$ GeV。最佳拟合给出了具有$p$值$\, =0.42$的$m_X\simeq m_S \simeq 86$ GeV,因此由标量介体衰变为$γγ$产生的合成伽马射线线在43 GeV处达到峰值。我们从费米-LAT伽玛射线线搜索、费米-LAT矮球状星系的伽玛射线观测和普朗克宇宙微波背景测量中得到了湮灭截面的约束条件。对于隔离矢量DM模型,示出了由当前XENON 1 T和未来LUX-ZEPLIN约束的参数空间。最后,对于Higgs扇区间的混合角,我们讨论了它的下界,这是大爆炸核合成约束所要求的,与隐藏扇区退耦温度有关。
2020-07-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Indirect Detection of Secluded Supersymmetric Dark Matter
弱尺度的隐蔽扇区暗物质可以再现观测到的暗物质遗迹密度,并在该扇区内进行热冻结。如果自然界是超对称的,那么存在三个通往可见部分的入口--一个规范入口,一个希格斯入口和一个高吉诺入口。我们目前的伽马射线光谱相关的间接检测暗物质湮灭在这样的设置。由于在隐蔽部门的对称性可以稳定暗物质,$R$ -宇称是不必要的,我们调查的影响$R$ -宇称破坏湮灭谱。我们提出了限制费米大面积望远镜观测矮星系和预测切伦科夫望远镜阵列观测银河系中心。我们的许多结果也适用于一般的,非超对称的设置。
2021-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Exploring semi-relativistic $p$-wave dark matter annihilation in minimal Higgs portal near supermassive black hole
本研究分析了银河系中心超大质量黑洞附近最小希格斯门户模型中轻暗物质的半相对论p波湮灭过程,利用费米望远镜观测约束了0.3-10GeV轻暗物质的参数,并指出未来甚大伽马射线空间望远镜可提升亚GeV暗物质探测能力。
2025-01-13 hep-ph
New Thermal Relic Targets for Inelastic Vector-Portal Dark Matter
我们研究矢量门户非弹性暗物质(DM)模型DM质量$m_χ$和暗光子质量$m_{A'}$,在“禁止暗物质”制度,其中$1 \lesssim m_{A'}/m_χ\lesssim 2$,仔细跟踪整个冻结的暗扇区温度。与对称DM模型相比,暗区的非弹性性质放松了严格的宇宙微波背景(CMB)和自相互作用约束。我们确定的CMB限制,涉及激发态和湮灭到$e^+e^-$通过初始状态辐射的$A'$,以及限制DM自散射,在一个循环的水平进行。无约束的参数空间作为加速器$A'$搜索的理想目标,并提供DM自相互作用截面,该截面足够大以显著地影响小尺度结构。
2021-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Galactic Center gamma-ray excess from two-Higgs-doublet-portal dark matter
我们考虑一个简单的扩展的II型两希格斯偶极子模型,通过引入一个真正的标量作为候选人的暗物质在目前的宇宙。质量约为$31-40$ GeV的暗物质粒子的主要湮灭模式是形成$b\bar{b}$对,这种湮灭模式适当地解释了观测到的来自银河系中心的伽马射线通量过剩。我们确定的参数区域的模型,可以适合的伽马射线过剩,并满足唯象的约束,如观察到的暗物质遗迹密度和直接暗物质搜索实验的零结果。大部分的参数区域被发现是在未来的直接暗物质探测实验的搜索范围内。
2014-12-25 astro-ph.HE hep-ph
Loop Dominated Signals from Neutrino Portal Dark Matter
我们研究的情况下,循环过程给主导贡献的暗物质衰变或湮灭,尽管存在树级通道。我们在一个特定的模型中说明了这种可能性,在这个模型中,暗物质是一个隐藏的扇区的一部分,该扇区通过一个重中微子入口与标准模型扇区通信。我们解释的基本原理如何环过程介导的门户中微子可以参数主导树级衰变通道,并表明,这定性地改变了在正电子,中微子和伽马射线的间接检测信号。
2019-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Light Thermal Dark Matter Beyond $p$-Wave Annihilation in Minimal Higgs Portal Model
本文研究了包含亚GeV Majorana暗物质和单态标量$ϕ$的最小Higgs Portal模型,通过引入标量与赝标量耦合分析暗物质湮灭及散射效应,发现非零赝标量耦合能缓解直接探测限制,并指出CMB对赝标量主导情形的严格约束及未来实验对共振区的检验潜力。
2024-05-30 astro-ph.HE hep-ph
Fermion Singlet Dark Matter in a Pseudoscalar Dark Matter Portal
我们探讨一个简单的扩展标准模型包含两个规范单态:狄拉克费米子和一个真正的赝标。在参数空间的某些区域,两个单态都是稳定的,不需要额外的对称性,然后成为一个可能的双组分暗物质模型。我们研究了残余丰度生产通过冻结,后者确定的湮灭,转换和半湮灭。研究了来自不可见希格斯衰变、暗物质遗迹丰度和直接/间接探测的实验约束。我们发现三个可行的区域的参数空间,该模型是敏感的间接搜索。
2021-10-06 hep-ph
Forbidden Dark Matter at the Weak Scale via the Top Portal
在其速度分布的尾部,冷暗物质(DM)可以在有限的温度下湮灭到比自身重的状态。我们探讨的可能性,DM freezeout是由这些“禁止湮灭”在电弱尺度。要求湮灭产物是标准模型粒子,我们发现,禁止机制主要设置DM遗迹丰度,DM必须耦合占主导地位,如果不是唯一的,顶夸克。这可以通过调用非平凡的风味结构(例如最小风味违反)来安排。我们利用两种途径来实现正确的热截面,需要在$s$ -或$t$ -通道中交换介体。这些简化的模型很容易提交直接检测和碰撞机搜索,并必然隐藏间接检测信号。可行的超对称光谱涉及禁止机制,可以发现,如果结合共湮灭。
2016-08-18 hep-ph
Sterile neutrino portal to Dark Matter I: The $U(1)_{B-L}$ case
在本文中,我们探讨了宇宙中的不育中微子和暗物质部门有一个共同起源的可能性。我们研究了这种假设的后果,在简单的情况下,耦合的黑暗部门的标准模型通过一个全球性的$U(1)_{B-L}$,打破了自发的暗标量。这个暗标量为暗费米子提供质量,并通过希格斯门耦合与希格斯进行通信。我们发现了一个有趣的相互作用之间的暗物质湮灭暗标量-CP-甚至混合与希格斯粒子和CP-奇数,成为戈德斯通玻色子,马约伦-和重中微子,以及碰撞探测器通过耦合到希格斯粒子。此外,暗物质湮灭成为无菌中微子及其随后的衰变以测量玻色子和夸克,带电轻子或中微子导致间接检测签名,其接近银河系中心和矮星系的伽马射线通量的当前界限。
2017-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Through the Quark Vector Current Portal
我们考虑模型的光暗物质耦合到夸克通过矢量流相互作用。对于低能量,这些模型必须通过有效耦合介子,这是通过手征拉格朗日实现这里处理。我们得到了暗物质湮灭和衰变到轻介子的速率,并从强子的衰变中得到了预期的光子谱。我们比较当前和未来的观察,并表明这些模型有一个显着的发现范围。
2019-03-25 astro-ph.HE hep-ph
Lepto-Quark Portal Dark Matter
我们考虑扩展的标准模型与标量leptoquark作为一个门户暗物质(DM),最近的异常半轻子$B$介子衰变的动机。以单重态和三重态标量轻夸克作为解释$B$ -介子异常的最佳方案,讨论了稀有介子衰变、μ子$(g-2)_μ$和在大型强子对撞机(LHC)上寻找轻夸克的唯象约束.通过引入标量暗物质与轻夸克的耦合,我们发现轻夸克对的DM湮灭打开了一个很宽的参数空间,与XENON 1 T束缚相容,并表明LHC轻夸克搜索与暗物质级联湮灭的不同特征之间存在着有趣的相互作用.
2018-10-06 hep-ph
Perturbative Unitarity Constraints on Gauge Portals
曾经与标准模型处于热平衡的暗物质通常被禁止从电弱相变获得其所有质量。这意味着一个新的物理尺度和媒介粒子,以促进暗物质湮灭。在这项工作中,我们专注于暗物质,通过一个通用的规范玻色子门户湮灭。我们展示了如何分波么正性的地方上界的暗规范玻色子,暗希格斯和暗物质质量。在定义良好的微调区域之外,我们发现当暗希格斯玻色子和暗规范玻色子都促进暗物质湮灭时,暗物质质量的上限为9 TeV。在这种情况下,暗希格斯玻色子和暗规范玻色子质量的上限分别为10 TeV和16 TeV。当只有暗规范玻色子有利于暗物质湮灭时,我们发现暗物质和暗规范玻色子的能量上限分别为3 TeV和6 TeV。总的来说,使用规范门户作为模板,我们描述了一种方法,不仅把上界的暗物质的质量,但也对标准模型量子数的新粒子。我们简要地讨论了未来的加速器,直接和间接检测实验这类模型的范围。
2014-12-17 hep-ph
Light mass window of lepton portal dark matter
在轻子门暗物质模型中,我们探索了一种新的可能性,即暗物质具有低于1GeV的轻质量。在这个模型中,有涉及暗物质、左手轻子和额外标量偶线的汤川耦合。在轻质量区域,暗物质通过湮灭成中微子而热产生。为了获得正确的遗迹丰度和避免碰撞边界,中性标量需要轻,而带电标量需要比电弱标量重。这样的质谱是通过调整标量势中的四次耦合或引入额外的单重标量来实现的。事实证明,10 MeV-10 GeV的质量区域几乎不受实验和观测的限制。我们还指出,用中微子望远镜从银河系暗物质湮灭中寻找额外的中微子通量是检验我们模型的最好方法。
2022-09-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Higgs portal vector dark matter for $\mathinner{\mathrm{GeV}}$ scale $γ$-ray excess from galactic center
我们表明,$\mathinner{\mathrm{GeV}}$规模$γ$ -射线从银河系中心的方向过剩,可以自然地解释成对湮灭的阿贝尔矢量暗物质(VDM)到一对黑暗的希格斯玻色子$VV \rightarrow ϕϕ$,随后的$ϕ$衰变到$ϕ\rightarrow b\bar{b} , τ\barτ $。所有的过程都描述了一个可重正化的VDM模型与希格斯门,这是自然的味道依赖。这种情况下的一些参数空间可以在不久的将来直接暗物质搜索实验,如LUX和XENON 1 T测试。
2014-05-07 astro-ph.HE hep-ph
Indirect Detection for Higgs Portal Majorana Fermionic Dark Matter
本文利用16个矮椭球星系的14年Fermi-LAT数据,在希格斯门户马约拉纳费米子暗物质模型中约束125 GeV至100 TeV质量范围内的暗物质对湮灭截面。
2024-07-03 hep-ph
Dark Initial State Radiation and the Kinetic Mixing Portal
普朗克测量的宇宙微波背景辐射(CMB)的数据对具有光暗物质(DM)和光介质的模型提出了重要的限制,特别是当两者都位于低于$\sim 1 $ GeV的质量范围内时。在涉及动力学混合的模型中,其中暗光子充当介体,这些约束很容易满足,并且如果DM是,例如,一个复杂的标量,其中发生$p$波湮灭,或者是分裂的伪狄拉克状态,其中共湮灭占主导地位的较轻的组成部分。在这两种情况下,虽然在暗规范耦合,$g_D$高阶,相应的湮灭过程,包括暗光子初态辐射(ISR)将占主导地位的$s$波与基本上温度无关的截面。这些暗ISR相关过程的速率,虽然没有产生足够大的截面来贡献遗迹密度,但仍然可能与CMB产生的边界发生冲突。在本文中,我们进行了初步的研究,目前和潜在的未来的限制,CMB施加在这两种情况下,由于存在这种黑暗的ISR的参数空间。进一步分析暗ISR在DM湮灭中的影响是有必要的。
2020-10-20 hep-ph
Vector Portal Pseudo-Goldstone Dark Matter
我们提出了一个模型的伪戈德斯通暗物质,通过一个光矢量介质的基础上自发打破$SU(2)$暗部门。暗物质质量是由暗$SU(2)$对称性的显式破缺引起的。剩余的全球$U(1)$对称性阻止了暗物质衰变。这个模型的行为进行了研究的假设下,观察到的暗物质遗迹丰度是由于热冻结。我们认为自相互作用的小尺度结构异常的目标和相互作用的可能性与标准模型通过矢量介体。
2022-10-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Annihilation and the PAMELA, FERMI and ATIC Anomalies
如果像PAMELA、ATIC、HESS和FERMI天文台报道的那样,暗物质(DM)湮灭是宇宙射线电子/正电子的诱人过剩的原因,那么隐含的湮灭截面一定相对较大。在标准宇宙学模型的背景下,这导致了非常小的遗迹DM丰度,这与天体物理观测不相容。我们探讨可能的解决方案,这一明显的冲突,在非标准的宇宙学方案,合理地允许大截面,同时保持遗迹丰度符合目前的观测。
2012-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Unitarity Constraints on Higgs Portals
曾经与标准模型处于热平衡的暗物质通常被禁止从电弱相变获得其所有质量。这意味着一个新的物理尺度和媒介粒子,以促进暗物质湮灭。在这项工作中,我们专注于暗物质,通过一个通用的希格斯门湮灭。我们展示了部分波么正性如何将介体(或暗)希格斯粒子的质量上界,当它的质量增加到有效理论中的最大尺度时。对于暗物质通过费米子交换湮灭的模型,当幺正性在8.5 TeV左右破裂时,会产生一个上限。暗物质通过费米子和希格斯玻色子交换而湮灭的模型将束缚推高到45. 5 TeV。我们还表明,如果暗物质从新的对称性破缺标度获得其所有质量,那么该标度也会受到约束。我们改善这些限制,要求在希格斯部门的微扰到每个幺正性约束。在这个极限下,当暗物质通过费米子交换湮灭时,暗对称性破缺vev和暗希格斯粒子质量的界限分别为2.4和3 TeV。当暗物质通过费米子和希格斯玻色子玻色子的交换而湮灭时,现在的界限分别是12和14. 2 TeV。概述了希格斯门暗物质湮灭的可用参数空间。我们还展示了如何提高边界,如果希格斯门暗物质是所观察到的遗迹丰度的一小部分。最后,我们讨论了如何将这些参数应用到其他暗物质的情况下,并讨论了直接检测和未来的对撞机搜索的前景。如果希格斯门是暗物质湮灭的原因,计划中的直接探测实验将覆盖几乎所有的参数空间。然而,需要ILC和/或VLHC来建立希格斯门机制。
2013-10-03 hep-ph
A Singlet Extension of the MSSM with a Dark Matter Portal
在寻找$μ$问题的自然解决方案时,MSSM(NMSSM)的最小扩展已得到广泛研究。在这项工作中,我们考虑一个变化的NMSSM额外的单重态被添加和Peccei-Quinn对称性被强加。我们研究了它的中性伴子扇区,计算了最轻中性伴子的湮灭截面。我们使用现有的宇宙学和对撞机数据来约束参数空间,并考虑最轻的中性伴子,这是非常轻的,作为一个暗物质的候选人。
2014-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Axion Portal to Scalar Dark Matter: Unveiling Stabilizing Symmetry Footprints
本文提出以类轴子粒子为门户研究标量暗物质,通过非阿贝尔离散对称性保留DM-ALP相互作用,揭示出半湮灭决定遗迹密度、直接探测受抑制和间接探测谱丰富等特征。
2025-07-04 astro-ph.CO hep-ph
Pseudoscalar Portal Dark Matter
一个费米子暗物质候选者,其残余丰度是通过赝标湮灭而设定的,可以逃避直接探测实验的约束。我们提出了简化的模型,实现这一事实,通过耦合一个费米子暗部门的两个希格斯偶极子模型。这些模型是混合双希格斯诺暗物质在MSSM中的推广,在耦合和标量谱上有更多的自由度。赝标量共振附近的湮灭使得热遗迹暗物质的参数空间比单重态-二重态暗物质大得多,在单重态-二重态中,费米子只与SM希格斯二重态耦合。在一般的双希格斯粒子模型中,赝标量也可以相对较轻,甚至在100 GeV以下也有可能获得热遗迹暗物质候选者。特别是,我们找到了足够的空间来获得质量约为50 GeV的暗物质,并拟合银河系中心多余的伽马射线。这个参数空间区域可以通过LHC寻找重赝标量或电弱子来探测,也可能通过其他新的对撞机信号来探测。
2015-08-13 astro-ph.HE hep-ph
Standard Model anomalies and vacuum stability for lepton portals with extra $U(1)$ symmetry
针对μ子(g-2)μ和W玻色子质量与标准模型的偏差,重新研究含U(1)'对称性的轻子媒介子模型,通过类矢量费米子等解释反常,经重整化群分析发现对准极限下朗道极点为10-100 TeV,不对准场景可提升至~10^9 GeV并改善真空稳定性。
2025-02-12 hep-ph hep-th
Can A Higgs Portal Dark Matter be Compatible with the Anti-proton Cosmic-ray?
最近对暗物质(DM)、CoGeNT和DAMA的直接探测实验暗示了几个GeV的轻DM。这样的光DM将产生大量的反质子,因为对来自DM湮灭的反质子通量的抑制是无效的。我们讨论了质量为5-15 GeV的轻暗物质是否与宇宙线中的反质子相容,这一点特别有利于CoGeNT最近报道的实验。由于直接探测到了狄拉克暗粒子,而且在宇宙射线中没有反质子过剩,我们证明了狄拉克暗粒子比标量暗粒子更有利,因为狄拉克暗粒子的湮灭截面没有s波。通过附加的光希格斯交换可以获得用于直接探测的大弹性截面。我们给出了一个同时满足DM残余密度、CoGeNT支持的弹性截面和LEP对光希格斯玻色子的H_L-Z耦合的约束的允许区域。
2012-06-05 astro-ph.HE hep-ph
Reopening the Z portal with semi-annihilations
本研究提出含暗标量二重态与复单态的多组分暗物质模型,通过半湮灭削弱Z介导散射效应,在满足直接探测约束的同时保留Z矢量相互作用,且两种组分均有望被实验探测。
2024-08-13 hep-ph
Extended Higgs-portal dark matter and the Fermi-LAT Galactic Center Excess
我们表明,银河系中心过剩(GCE)的排放,最近更新的费米-LAT合作,可以解释的总和费米泡状的排放加上暗物质(DM)湮灭,在标量单态希格斯门情景(SHP)的背景下。事实上,标准的SHP,其中DM粒子,$S$,只有重整与希格斯粒子的相互作用,是不可操作的,由于强大的限制,特别是从DM直接检测极限。因此,我们考虑一个最经济的扩展,称为ESHP(扩展SHP),它只是在黑暗的部门中添加第二个(更重)标量单线态。第二个标量可以被积分掉,留下一个标准的SHP加上一个6维算子。基本上,这个模型只有两个相关的参数(DM质量和dim-6算子的耦合)。DM湮灭主要发生在两个希格斯玻色子$SS\rightarrow hh$中。我们证明,尽管其经济,ESHP模型提供了很好的适合GCE(与p值$\sim 0.6-0.7$)非常合理的值的参数,特别是$m_S \simeq 130$ GeV。这是在不与其他可观测量发生冲突的情况下实现的,并且使$S-$粒子遗迹密度保持在宇宙中DM含量的可接受值。
2018-07-25 astro-ph.HE hep-ph
The Dark Z' Portal: Direct, Indirect and Collider Searches
我们使用Z '-夸克耦合的一般参数化对暗Z'门户进行了详细的研究,包括轻(8-15)GeV和重(130-1000)GeV的暗物质场景。我们提出了一个全面的研究对撞机的现象,包括射流集群,强子化,和检测器的文物,这使我们能够获得准确的边界从寻找新的共振dijet事件和单射流事件中的LHC 7 TeV,LHC 8 TeV,和Tevatron 1.96 TeV的数据。我们还计算了暗物质的残余丰度、散射截面和对湮灭谱,并与当前的普朗克、费米-LAT和氙100/LUX边界进行了比较.最后,我们强调了互补搜索暗物质的重要性,并概述了排除与仍然可行的参数空间区域的黑暗Z'门户网站。
2013-12-18 astro-ph.HE hep-ph
Light Dark Matter Through the Quark Axial-Vector Current Portal
我们考虑一个模型,其中暗物质是一个轻(350兆电子伏)狄拉克费米子耦合到夸克作为轴向矢量电流。在低于限制尺度的质心(CM)能量下,这样的DM相互作用结构可以通过其与介子的低能量有效耦合来描述。在这篇论文中,我们着重于暗物质湮灭成这些末态介子,以及由此产生的光子谱。我们提出了一个粗粒度的方法来分析我们的模型,我们认为介子光谱仅仅从运动学和对称性,从而估计总DM湮灭截面,对应于一个给定的预期光子信号。然后,我们证实和完善这些研究结果与更系统的方法的手征拉格朗日描述的模型,因为CM能量,我们认为承认这样的微扰治疗。在这两种情况下,我们通过比较估计的光子信号与当前和未来的观测结果来获得对模型的约束,并表明轴向矢量DM门户比纯矢量门户更有利于更轻形式的暗物质的光子生产;建立自己作为间接探测探针的主要候选人,具有重大的发现范围。
2021-08-17 hep-ph
Detection prospects for conformally constrained vector-portal dark matter
我们使用标准模型的UV共形U(1)扩展,其动机是层次问题和最近的碰撞机异常。这个模型允许费米矢量门WIMP暗物质在U(1)'规范群下带电。渐近安全边界条件可以用来固定耦合参数,使得观测到的热遗迹丰度可以约束暗物质粒子的质量。这高度限制了参数空间,允许做出强有力的预测。将探讨几种UV共形U(1)'场景的参数空间,并讨论直接和间接探测观测方法的边界和可能的信号。
2016-10-24 astro-ph.HE hep-ph
Radiative corrections to vectorlike portal dark matter
一个大质量的实标量暗物质粒子$S$可以通过一个类似矢量的费米子介体$ψ$与标准模型的轻子或夸克耦合,这一场景被称为类似矢量的门户。由于螺旋抑制湮灭截面到一对SM费米子,它已被证明在以前的工作中,辐射校正,无论是在一个回路或通过辐射的规范玻色子,可能会发挥重要作用,在确定遗迹丰度和间接检测。以前的工作都考虑了无质量末态夸克或轻子的极限。在这项工作中,我们专注于一个技术问题,这是可靠地确定湮灭截面考虑有限的费米子质量。在简化的超对称暗物质场景的框架下,并建立在希格斯衰变成费米子的类比上,我们通过采用有效的算子描述来解决困扰横截面的红外和共线发散的问题,该算子描述捕获了大部分相关物理并给出了湮灭截面的明确表达式。然后,我们开发了几个近似的微分和总截面,大大简化了他们的表达式,然后可以用于各种唯象研究类似的模型。最后,我们描述了我们的方法来计算最终的伽马射线光谱,包括强子化的重费米子,并提供一些说明性的光谱特定的暗物质候选人。
2019-02-06 hep-ph
A Closer Look at CP-Violating Higgs Portal Dark Matter as a Candidate for the GCE
在过去的十年里,银河系中心的伽马射线在统计上显着过量,并得到了有力的证实。大的局部暗物质密度表明,这种银河系中心过剩(GCE)可能归因于新的物理学,事实上,它已被证明,这个信号是很好的模型湮灭占主导地位的$b\bar{b}$与WIMP尺度的截面。在本文中,我们认为马约拉纳暗物质湮灭通过希格斯门作为这个信号的候选源,其中一个大的CP违反希格斯耦合可能会严重抑制散射率。特别是,我们探讨了两个最小的UV完成,一个单重态-双重态模型和一个双重态-三重态模型的现象学,并绘制出可用的参数空间,它可以给出一个可行的信号,同时尊重当前的实验约束。
2021-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Thermally modified sterile neutrino portal dark matter and gravitational waves from phase transition: The Freeze-in case
我们考虑到热效应的暗物质生产过程的评估。在右手中微子的辅助下,冻结态大质量粒子暗物质的产生历史可以通过两步相变得到修正。衰变/逆衰变或湮灭过程的运动学可以受到宇宙冷却时有限温度效应的影响。该模型所遵循的对称性的历史可以通过DM遗迹丰度演化过程来揭示。可以探测由引力波产生的强一级电弱相变。层次问题的额外标量的数量可以通过LHC的希格斯离壳搜索来探测。
2018-10-07 astro-ph.CO hep-ph
2HDM Portal Dark Matter: LHC data and the Fermi-LAT 135 GeV Line
我们研究了两个希格斯偶极子模型增强的标量暗物质粒子,提供了一个很好的适合LHC希格斯数据和费米-LAT 135 GeV线。重CP偶希格斯玻色子玻色子,主要介导湮灭和散射,必须有一个耦合到弱规范玻色子在或低于百分之水平,以抑制连续伽马射线谱低于限制从费米-LAT数据和反质子谱的PAMELA数据的限制。在大型强子对撞机上发现或排除这种CP偶希格斯玻色子,其质量在265到280 GeV之间,双光子分支比增强,这对测试这种情况至关重要。
2012-12-21 astro-ph.HE hep-ph
Supersymmetric Higgs-portal and X-ray lines
我们考虑狄拉克单重态费米子作为热暗物质来解释超对称希格斯门模型或广义狄拉克NMSSM背景下的X射线线。在电弱对称破缺后,狄拉克单重态费米子与两个Higgs二重态及其超伴子Higgsinos的汤川耦合产生了质量分裂。我们表明,一个正确的遗物密度可以从热冻结,由于与Higgsinos的共同湮灭相同的汤川耦合。我们讨论了在这个模型中的希格斯玻色子的现象,如在大型强子对撞机的位移顶点。
2015-01-29 hep-ph
Dark Matter and Neutrino Masses in a Portalino-like Model
本研究提出类Portalino暗物质与中微子质量模型,通过右手中微子连接标准模型与隐藏区,结合宇宙学约束得出Portalino可行质量范围,并指出其湮灭信号可作为中微子望远镜观测目标。
2023-06-16 hep-ph
A Systematic Study of Hidden Sector Dark Matter: Application to the Gamma-Ray and Antiproton Excesses
在隐藏扇区模型中,暗物质并不直接耦合到标准模型的粒子内容,在直接检测实验中强烈抑制速率,同时仍然允许来自湮灭的大信号。在本文中,我们进行了广泛的研究隐藏的扇区暗物质,涵盖了广泛的暗物质自旋,介质自旋,相互作用图,和湮灭的最终状态,在每种情况下,确定是否湮灭是s波(从而使有效的湮灭在今天的宇宙)。然后,我们继续考虑各种门户的相互作用,使隐藏的部门湮灭产品衰减到标准模型。我们广泛地分类约束遗迹密度的要求和矮球状星系观测。在这种情况下,隐藏的部门是在早期宇宙的标准模型的平衡,我们把一个下限的门户耦合,以及对暗物质的弹性散射截面与原子核。我们应用我们的隐藏部门的结果,所观察到的银河系中心伽玛射线过剩和宇宙射线反质子过剩。我们发现,这两个过剩可以同时解释的各种隐藏的部门模型,没有任何张力与矮球状星系的观测约束。
2020-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Sommerfeld enhancement of resonant dark matter annihilation
本文证明窄共振与 Sommerfeld 长程力对暗物质湮灭截面的增强可完全因子化,并考察 Higgs 门户及 MSSM 启发情景中的超共振湮灭可行性。
2023-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Accidental Dark Matter: Case in the Scale Invariant Local $B-L$ Models
我们探讨了尺度不变局域$U(1)_{B-L}$模型中偶然暗物质(aDM)稳定性的概念,该模型是中微子理论,同时通过$U(1)_{B-L}$扇区中的量子力学动力学辐射性地打破了尺度不变性.一个真正的单重标量可以是一个偶然的DM与一个偶然的$Z_2$,凭借这两个扩展的对称性。$U(1)_{B-L}$带电复数标量也可以是由于偶然(或回复)$Z_3$而产生的可行偶然DM。它们可以通过常规希格斯门或暗希格斯门的湮灭来再现正确的遗迹密度。黑暗的希格斯门场景与$Z_{B-L}$上的LHC束缚处于紧张状态,只有几个TeV的重DM才能有正确的遗迹密度。特别是,DM可能会触发自发打破标度不变性(SISB)。在$Z_3$情况下,由于有效的半湮灭模式,这种情况明显放松,然后可以容易地容纳光DM。此外,$Z_3$模型还可以容纳来自星系中心(GC)的GeV量级的$γ-$射线过剩,这些射线通过半湮灭转化为赝戈德斯通玻色子(PGSB)。最佳拟合是在DM约52 GeV,湮没截面与热遗迹密度一致。不可见的希格斯分支比可以忽略不计,因为希格斯门的四次耦合是非常小的$λ_{hϕ} \lesssim 10^{-3}$。
2015-08-02 hep-ph
Resonant ALP-Portal Dark Matter Annihilation as a Solution to the $B^{\pm} \to K^{\pm} ν\barν$ Excess
Yantai University(烟台大学);Henan Normal University(河南师范大学);Nanjing Normal University(南京师范大学)
该研究通过ALP-通口暗物质模型解释$B^{\pm} \to K^{\pm} ν\barν$过剩现象,并结合热冻结动力学,提出精确的热解耦计算方案。
2025-12-21 hep-ph
Fermi Gamma Ray Line at 130 GeV from Axion-Mediated Dark Matter
我们把具有Peccei-Quinn(PQ)对称性的单重Dirac费米子看作暗物质。引入单重态复标量,通过Higgs门相互作用和电弱PQ异常,在暗物质和SM之间起中介作用。我们发现,一个共振湮灭的暗物质与轴子调解可以解释的单色光子线的费米LAT数据在130 GeV的异常相互作用,而湮灭截面与希格斯门相互作用的p波抑制。我们讨论了费米子暗物质的直接探测和希格斯标量的对撞机搜索之间的相互作用。我们还提出了一个紫外线完成的暗物质模型到NMSSM与PQ对称性。
2012-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Search for Scalar Dark Matter via Pseudoscalar Portal Interactions: In Light of the Galactic Center Gamma-Ray Excess
根据观测到的银河系中心γ射线过剩,我们研究了标量暗物质通过赝标量介质与夸克相互作用的简化模型。如果低速暗物质通过一个$s$通道离壳介质湮灭,主要进入$\bar{b} b$,和/或直接湮灭成两个${\it hidden}$在壳介质,随后衰变成夸克对,则参数空间的可行区域也可以解释遗迹密度并逃避当前的搜索。这两种湮灭都是$s$波。由高亮度LHC灵敏度设定的预计单喷流极限可能会限制有利的参数空间,其中介质的质量比暗物质质量大2倍。我们表明,矮球状星系的15年费米-LAT观测的投影灵敏度可以提供一个严格的约束,在这个模型中允许的最参数空间。如果壳层介质通道对暗物质湮灭截面的贡献超过50 $\%$,则可以在计划的PICO-500 L实验中探测这种具有较轻介质的模型。
2018-07-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
WIMP Dark Matter within the dark photon portal
ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics and CSSM, Department of Physics, University of Adelaide(阿德莱德大学物理系暗物质粒子物理卓越研究中心和CSSM)
研究通过暗光子连接暗物质领域,探讨Dirac费米子和复标量暗物质在1 TeV范围内的湮灭和散射过程,结合热 relic 密度确定参数下限,并与直接探测实验限制进行比较。
2026-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Topological Portal to the Dark Sector
提出QCD与暗区间的拓扑门户,连接三个QCD介子与两个暗π介子,作为主导门户,提供轻热非弹性暗物质场景,减弱湮灭并抑制直接探测,但为Belle II提供新对撞机信号。
2025-01-27 hep-ex hep-ph hep-th
Leptophilic-portal Dark Matter in the Light of AMS-02 positron excess
我们重新访问暗物质湮灭的解释,最近报道的AMS-02卫星实验的正电子过剩。为此,我们提出了一个粒子暗物质模型,考虑两个希格斯双重模型(2 HDM)扩展了一个额外的单重玻色子和一个单重费米子。额外的(轻)玻色子与2 HDM中固有的赝标量混合,而作为暗物质候选者的单线态费米子通过这个玻色子入口湮灭。通过选择轻子特定的2 HDM和合适的高值$\tanβ$,使暗物质候选者成为亲轻子的。我们确定的模型参数空间,解释μ子g-2异常,同时逃避实验的限制。在确定了单重态费米子作为暗物质候选者的可行性之后,我们计算了它湮灭为主要衰变为μ子的轻玻色子所产生的正电子过剩。通过对光介体引起的Sommerfeld效应的解释和适当的增强因子,我们发现我们提出的模型可以很好地解释AMS-02实验中的正电子分数过剩和正电子能谱数据.
2021-05-24 hep-ph
Probing the sterile neutrino portal to Dark Matter with $γ$ rays
惰性中微子可以提供标准模型粒子和暗扇区之间的联系,除了通过I型跷跷板机制产生活性中微子质量。我们表明,如果暗物质湮灭成不育中微子确定其观察到的遗迹丰度,它是可能的,以解释银河系中心$γ$射线过剩的费米-LAT合作报告,由于天体物理成分加上暗物质湮灭。我们观察到,无菌中微子入口到暗物质提供了一个令人印象深刻的良好的拟合,在最佳拟合点的p值为0.78,银河系中心$γ$射线通量,DM质量在(40-80)GeV和无菌中微子质量20 GeV $\lesssim M_N < M_{DM}$。这样的值与费米-LAT观测银河系晕中矮球状星系的极限值是一致的,该极限值排除了暗物质质量低于$\sim$ 50 GeV(90 GeV)的无菌中微子质量$M_N \lesssim M_{DM}$($M_N \ll M_{DM}$)。我们还估计了AMS-02反质子数据对这种情况的影响。
2018-12-17 hep-ph
Probing Fermion-Portal Scalar Dark Matter through Charged Vector-Like Fermions at Future Muon Colliders
Jožef Stefan Institute(约泽夫·斯特凡研究所);Sodankylä Geophysical Observatory, University of Oulu(奥卢大学索丹屈莱地球物理观测站);Department of Physics, Aligarh Muslim University(阿利加尔穆斯林大学物理系);Department of Physics, School of Applied Sciences and Humanities, Haldia Institute of Technology(霍尔迪亚理工学院应用科学与人文学院物理系)
研究含实单态标量暗物质候选者及额外类矢量单态和双重态带电费米子的模型,结合多种约束分析参数空间,表明能通过新费米子相关过程重现暗物质遗迹丰度,还探讨了未来μ子对撞机对最轻带电类矢量费米子的发现前景。
2026-07-07 hep-ph
A Leptonic ALP Portal to the Dark Sector
本文提出轻子型ALP门户模型,通过多MeV类轴子粒子与SM轻子及暗物质费米子耦合,解释反常磁矩差异与暗物质relic丰度,并指出现有实验约束将参数空间限制在狭窄区域,未来可检验。
2024-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Fitting the Galactic Center Gamma-Ray Excess with Cascade Annihilations
在银河系中心方向的扩展区域中,明显过量的伽马射线具有暗示暗物质湮灭的空间分布和振幅。如果这种过剩确实是由于暗物质湮灭,它将表明存在暗物质和一个额外的粒子超出了标准模型,介导暗物质和标准模型状态之间的相互作用。我们引入参考模型描述暗物质湮灭对这些新的介质,这从热湮灭截面的SM-介质耦合,很容易解释缺乏直接的检测信号。我们确定的参数区域,给出了很好的描述的伽马射线过剩的几个有动机的选择调解人耦合到SM。我们发现质量为7-26 GeV的费米子暗物质和暗矢量介质,或者10-50 GeV范围内的标量暗物质(希格斯门介质)或10-65 GeV范围内的标量暗物质(亲光介质)可以提供与直接湮灭的情况相比相当或改进的拟合。我们证明,这些模型可以很容易地满足所有的约束,从对撞机实验,直接检测,和宇宙学。
2014-10-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Evading Direct Dark Matter Detection in Higgs Portal Models
希格斯门暗物质(DM)的许多模型发现自己受到越来越严格的直接探测约束的压力。在规范场DM的框架下,我们研究了如何在保持热WIMP范式的情况下放松这样的边界。当隐藏扇区规范对称性通过希格斯机制被破坏时,隐藏扇区通常包含比暗物质轻的不稳定状态。这些状态为DM提供了有效的湮灭通道。因此,DM残留丰度和直接检测限由不同的参数控制,并且两者可以容易地协调。这个简单的设置自然地实现了“隐蔽”的暗物质的想法。
2016-11-29 hep-ph
Hidden sector monopole, vector dark matter and dark radiation with Higgs portal
我们证明了在Higgs门相互作用下的“t Hooft-Polyakov”暗物质模型是一个可行的暗物质模型,其中Higgs和大质量矢量暗物质(VDM)由于拓扑守恒和不间断子群$U(1)_X$而稳定.我们发现,即使观测到的CMB数据要求暗规范耦合是相当小的,适当的量的VDM热遗迹可以通过$s$通道共振湮灭的质量接近或小于SM希格斯质量的一半,由于希格斯门相互作用的VDM。单极遗迹密度比观测到的暗物质遗迹密度小几个数量级。直接探测实验,特别是计划中的XENON 1 T实验,可以探测暗希格斯粒子比$\lesssim 60 {\rm GeV}$轻的参数空间。此外,与未破碎的$U(1)_X$相关联的暗光子对目前的辐射能量密度有贡献,从而给出$ΔN_{\rm eff}^ν\sim 0.1$作为额外的相对论中微子种类。
2014-06-10 astro-ph.CO hep-ph