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
Light Dark Photon Dark Matter from Inflation
讨论了暗光子场与暴胀子耦合产生亮暗光子暗物质的可能性。在暴胀过程中，暴胀子的运动有效地产生了大波长的暗光子，并在物质辐射相等之前变为非相对论性的。我们用分析的方法计算产量.正确的遗迹丰度是通过暗光子质量向下延伸到$10^{-21} \, \rm eV$来实现的。
2020-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Self-resonant Dark Matter
我们提出了一种新的索末菲增强的暗物质相互作用的机制，而不需要光介质。考虑具有三重耦合的双组分暗物质模型，我们发现在暗物质弹性散射中，其中一个暗物质粒子导致$u$通道共振。从$u$ -通道梯形图的总和，我们得到了一个具有延迟项的Bethe-Salpeter方程，并确定了索末菲因子的两个暗物质组件的弹性散射的第一次。我们讨论了我们的研究结果的影响，增强暗物质自散射和湮灭。
2021-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Stimulated Emission of Dark Matter Axion from Condensed Matter Excitations
我们讨论了探测星系晕中暗物质轴子的一种可能原理。如果轴子构成银河系中的凝聚体，那么来自凝聚体中的一种激发的轴子的受激发射是可以检测到的。我们提供了暗物质发射的一般机制，并作为一个具体的例子，暗物质轴子的发射从磁涡弦在第二类超导体的研究与可能的实验签名。
2017-01-27 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall hep-ph
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter directional detection in non-relativistic effective theories
我们将暗物质定向探测的形式推广到任意的单体暗物质-核子相互作用。新的理论框架推广了目前所使用的理论框架，该框架仅基于两种类型的暗物质-核子相互作用。它包括14个暗物质-核子相互作用算符，8个同位素相关的核响应函数，以及暗物质速度分布前2阶矩的Radon变换。利用最近通过数值原子核结构计算得到的核响应函数，计算了由CF $_4$、CS $_2$和$^{3}$ He构成的暗物质定向探测器对14个暗物质-核子相互作用的反冲能谱.我们突出了新的功能，提出的理论框架，并提出了我们的球形暗物质晕和流的暗物质粒子的结果。该研究为暗物质定向探测实验的模型无关分析奠定了基础。
2015-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric WIMP dark matter
在现有的具有全局对称性的暗物质模型中，暗物质的残余丰度要么等于反暗物质（热WIMP）的残余丰度，要么大得多，基本上没有剩余的反暗物质（非对称暗物质）。通过探索耦合的暗物质和反暗物质玻尔兹曼方程的原始不对称性的后果，我们发现在这两个极端之间插值的参数空间的大区域。有趣的是，这种新的非对称WIMP框架可以容纳广泛的暗物质质量和湮灭截面。现今的暗物质数量通常是不对称的，但这种不对称性很弱，以至于暗物质湮灭的间接信号没有被完全抑制。我们将我们的结果应用于现有模型，并指出即将到来的直接检测实验将限制相关参数空间的大范围。
2011-08-03 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
Asymmetric Dark Matter from Leptogenesis
我们提出了一种新的实现的非对称暗物质，其中的暗物质和轻子的不对称性同时产生通过两个部门leptogenesis。右手中微子既与标准模型耦合，又与暗物质所在的隐藏扇区耦合。这个框架同时解释了轻子不对称性、暗物质丰度和中微子质量。与以前实现的不对称暗物质，该模型允许范围广泛的暗物质质量，从千电子伏到10 TeV。特别是，非常轻的暗物质可以在不违反实验限制的情况下被容纳。我们讨论了我们的模型，突出有趣的现象学的可能性的几个变种。其中之一是，晚期衰变重新填充了对称的暗物质成分，提供了一种新的机制，可以在当前时期产生大的湮灭率，并允许混合的暖/冷暗物质。在第二种情况下，暗物质与活跃的中微子混合，从而提出了一种独特的方法，通过稀薄生成来填充无菌中微子暗物质。在后期，振荡和暗物质衰变导致有趣的间接探测信号。
2011-02-14 astro-ph.CO hep-ph
A comprehensive analysis of the dark matter direct detection experiments in the mirror dark matter framework
镜像暗物质提供了一个框架来解释现有的暗物质直接探测实验。在这里，我们面对这个理论与最新的实验数据，注意各种已知的系统的不确定性，在淬火因子，探测器分辨率，银河系的旋转速度和速度色散。我们进行了详细的分析DAMA和CoGeNT实验假设一个可以忽略不计的通道分数，并发现数据可以完全解释内的镜像暗物质的框架。我们还表明，镜像暗物质候选人可以解释最近的数据从CDMS/Ge，EdelweissII和CRESSTII实验，我们指出的方法，在不久的将来，该理论可以进一步测试。
2010-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Derivative Portal Dark Matter
Guangdong Ocean University（广东海洋大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）
导数portal暗物质通过质量媒介与标准模型以导数形式耦合，可规避直接探测限制并自然解释 relic 密度观测。
2026-01-24 hep-ph hep-th
Comment on "Searching for Topological Defect Dark Matter via Nongravitational Signatures"
在信中由Stadnik和Flambaum [物理。113，151301（2014）]声称通过脉冲星的拓扑缺陷可能是观测到的脉冲星毛刺的原因。在这里，我们表明，独立于详细的网络动态和缺陷维数，这样的建议面临着严重的困难。
2016-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter from Decaying Topological Defects
我们研究暗物质的生产衰变拓扑缺陷，特别是宇宙弦。在拓扑缺陷或“自上而下”（TD）的情况下，暗物质注入率随时间的幂律指数$p-4$。我们发现一个公式在封闭形式的产量为所有$p < 3/2$，准确地再现的玻尔兹曼方程的解决方案。我们调查两个方案（$p=1$，$p=7/6$）的动机宇宙弦衰变到TeV尺度的状态与高分支分数到暗物质粒子。对于暗物质模型湮灭的s波或p波，我们发现的TD模型可以解释的暗物质遗迹密度普朗克测量的参数空间的区域。我们发现，拓扑缺陷可以是暗物质的主要来源，即使在标准的冻结计算低于预测的遗迹密度，因此可以导致潜在的大“助推因子”增强的暗物质湮灭率。我们研究暗物质模型独立的限制，这种情况下所产生的幺正性和讨论的例子模型依赖的限制来自间接的暗物质搜索实验。在研究的四种情况下，$Gμ$的上限与一个可观的通道到TeV尺度状态的字符串是显着更严格的比目前的宇宙微波背景的限制。
2014-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Theoretical bounds on dark matter masses
在这封信中，我们表明量子引力导致暗物质候选者的质量上下限。这些界限取决于暗物质候选者的自旋和暗物质扇区中相互作用的性质。例如，对于单重标量暗物质，我们发现质量范围为$10^{-3}{\rm eV} \lesssim m_ϕ\lesssim 10^{7}{\rm eV}$。下限来自第五种力类型相互作用的限制，上限来自暗物质候选者的寿命。
2021-01-05 hep-ph hep-th
Effective description of dark matter self-interactions in small dark matter haloes
自相互作用的暗物质可能具有惊人的天体物理学特征，例如在合并的星系团中星系和暗物质之间可观察到的偏移。数值N体模拟用于预测这些观测值，通常将星系视为无碰撞的测试粒子，这是一个值得怀疑的假设，因为每个星系都嵌入在自己的暗物质晕中。为了使一个更准确的治疗，我们开发了一个有效的描述小暗物质晕考虑到两个主要的影响，由于暗物质自散射：减速和蒸发。我们指出，自散射可以有相当大的影响，星系的轨迹，减少星系和暗物质合并集群之间的分离。这种效应敏感地依赖于底层粒子物理，特别是自散射截面的角度依赖性，并且不能单独从动量传递截面预测。
2020-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Originally Asymmetric Dark Matter
我们提出了一个费米子暗物质的方案，其中的暗物质粒子曾经是狄拉克费米子，但它采取的形式马约拉纳费米子在较晚的时间。当暗物质是狄拉克费米子时，暗物质的残留数密度由通过与稀薄发生相同的机制产生的暗物质不对称性决定。在有效的暗物质湮灭过程冻结之后，标量场发生相变，并产生马约拉纳质量项，将暗物质粒子变成马约拉纳费米子。为了详细描述这种情况，我们提出了两个简单的模型。第一种是基于标准模型（SM）规范群和暗物质起源于$SU(2)_L$二重态狄拉克费米子，类似于超对称模型中的类希格斯诺中性伴子。我们估计了这种晚期Majorana暗物质与质子的自旋独立/依赖弹性散射截面，并发现了在不久的将来通过直接和/或间接暗物质搜索实验发现它的可能性.第二个模型是基于$B-L$规范扩展的SM，其中的暗物质是SM单线态。虽然这个模型类似于所谓的希格斯门暗物质场景，但自旋无关的弹性散射截面可以足够大，以在未来的实验中检测到这种暗物质。
2012-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Spin-Dependent Light Dark Matter Constraints from Mediators
针对自旋无关的暗物质散射，人们提出了一系列轻暗物质直接探测实验。为了做到详尽无遗，在WIMP窗口中研究的非标准特征，包括自旋相关的暗物质散射，也需要在光暗物质参数空间中进行研究。在这项工作中，我们促进这方面的努力，推导出间接限制子GeV自旋相关的暗物质通过地球和天体物理的限制调解这种散射的力量。
2019-05-10 astro-ph.CO hep-ph
Decay of multiple dark matter particles to dark radiation in different epochs does not alleviate the Hubble tension
衰变的冷暗物质（CDM）被认为是解决哈勃膨胀率和物质聚集之间紧张关系的一种机制。然而，宇宙微波背景（CMB）的偏振测量严重限制了暗物质在重组前的衰变比例，而大尺度结构对CMB各向异性的透镜效应对暗物质在重组后的衰变有很强的限制。总之，这些限制使得用衰减的暗物质来解释哈勃张力不太可能。针对这种情况，我们研究了一个暗物质系综与CDM粒子衰变成自由流动的暗辐射在不同的时代，可以缓解这个问题。我们发现它没有。
2022-04-25 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Dark Matter
天体物理学为暗物质的存在提供了证据，并对其性质提出了限制。冷暗物质模型已经成为“标准”宇宙学与宇宙学常数的结合。有迹象表明，“冷”的暗物质可能比最初讨论的“热”。本文综述了暗物质冷/暖性质的主要信息。
2011-10-13 astro-ph.CO hep-ph
IceCube potential for detecting Q-ball dark matter in gauge mediation
我们研究规范介导的超对称破缺中的Q球暗物质，并寻求在冰立方实验中探测的可能性。我们发现Q球是不同于引力子暗物质的暗物质。特别是Q球是一个很好的低再加热温度的暗物质候选者，这可能适合于Affleck-Dine重子生成和/或非热稀薄生成。暗物质Q球可以在未来的IceCube实验中被探测到，这是与引力子暗物质相比的独特之处。
2015-05-21 astro-ph.CO hep-ph
Inverted dipole feature in directional detection of exothermic dark matter
定向暗物质探测试图测量原子核在与银河系晕中的暗物质粒子相互作用后反冲的运动方向。由于地球相对于银河系的运动，暗物质通量集中在一个优先方向。反冲方向速率的各向异性被认为是暗物质的一个明确无误的特征。平均核反冲方向预计与到达地球的暗物质粒子的平均方向一致。在这里，我们指出，对于一种特殊类型的暗物质，非弹性放热暗物质，平均反冲方向以及一个次要的功能，最大反冲率的环周围的平均反冲方向，而不是相反的平均暗物质到达方向。因此，探测到平均核反冲方向与通常预期的方向相反，将构成对这种类型的暗物质的壮观实验确认。
2016-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Indirect Detection of Self-Interacting Asymmetric Dark Matter
自相互作用的暗物质解决了在非相互作用的冷暗物质模拟中出现的尖形轮廓的问题;它还可以解决结构形成中所谓的“太大而不能倒”的问题。不对称的暗物质为重子物质和暗物质的可比密度提供了一个自然的解释。本文讨论了自相互作用非对称纯量暗物质的极小模型产生的独特间接检测信号。通过形成暗物质束缚态，可以发射出暗力介质粒子;该粒子的衰变可以产生可观测到的信号。我们估计产生的信号，并明确证明参数的信号超过目前的观察。
2013-05-30 astro-ph.CO 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
10 years of dark atoms of composite dark matter
在2005年，谢尔登·霍霍提出了他的邪恶模型，为复合暗物质的设想开辟了道路，在这种设想中，束缚在中性原子中的重的、稳定的带电粒子扮演着暗物质候选者的角色。虽然新的稳定的单带电粒子，与普通电子形成氢的异常同位素的一般问题，最终被证明是无法解决的，但这种情况刺激了复合暗物质模型的发展，可以避免异常同位素过量生产的麻烦。在最简单的情况下，复合暗物质可以由-2带电粒子组成，在OHe暗物质模型中，它们通过普通库仑相互作用与原初氦结合。讨论了该模型的优点和存在的问题。
2015-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Light majoron cold dark matter from topological defects and the formation of boson stars
我们表明，对于一个相对较轻的majoron（$\ll 100 $ eV）非热生产拓扑缺陷是一种有效的生产机制。以I型跷跷板为基准方案，我们估计了原始majoron丰度，并确定了所需的参数选择，它可以解释所观察到的宇宙学暗物质。后者与统一的规模是一致的。本文还讨论了在未来的实验中可能直接探测到的轻majorons，如PIMMY和从majoron暗物质中形成玻色子星。
2019-09-13 astro-ph.CO 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
Searching for topological dark matter in LIGO data
本研究首次利用LIGO引力波应变数据搜寻拓扑暗物质，分析暗物质畴壁穿越的可探测性，证实双黑洞并合事件不支持畴壁假设，还指出数据干扰会限制特定参数的暗物质搜寻，为后续研究提供指导。
2024-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Interacting Dark Matter disguised as Warm Dark Matter
我们探讨了暗物质-光子相互作用对结构形成的影响，重点是宇宙学扰动的演化，并进行了分析和数值研究。我们计算了这类模型中的宇宙微波背景各向异性和物质功率谱。我们发现，作为主要的结果，当暗物质和光子耦合，暗物质扰动可以经历一个新的阻尼制度，除了通常的碰撞丝绸阻尼效应。这种暗物质粒子（具有相当大的光子相互作用）的行为就像冷暗物质或暖暗物质的宇宙微波背景各向异性或物质功率谱而言，分别。这些暗物质-光子相互作用在这两个光谱上都留下了足够小尺度的特定印记，这可能允许对可接受的光子-暗物质相互作用施加新的限制。在保守的假设下，10^12 M_sol星系的丰度是由冷暗物质正确给出的，并且没有任何关于较小天体丰度的知识，我们得到了暗物质-光子截面与暗物质质量之比的极限：sigma_{gamma-DM} / m_DM < 10^-6 sigma_Thomson / 100 GeV \sim 6 * 10^-33 cm ^2 GeV^-1。
2002-09-11 astro-ph hep-ph hep-th
A dark matter hail: Detecting macroscopic dark matter with asteroids, planetary rings, and craters
本文研究宏观暗物质与太阳系小天体的相互作用，通过分析其对小行星、行星环和类地天体的破坏、蒸发及陨石坑效应，在先前未约束的暗物质参数空间上设置了新的竞争性界限。
2025-08-21 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Stable Bound States of Asymmetric Dark Matter
最简单的非对称暗物质束缚态的可重正化有效场论包含两个额外的规范单重场，一个是暗物质，另一个是暗物质湮灭成的介体粒子。我们研究这样一个模型的物理与狄拉克费米子的暗物质和一个真正的标量介体。在一定的参数范围内，暗物质与介质的汤川耦合产生稳定的非对称暗物质束缚态。我们推导出包括由$N\gg1$暗物质粒子形成的块金在内的束缚态的性质。我们还考虑了早期宇宙中束缚态的形成和暗物质束缚态的直接探测。我们的许多结果也适用于对称的暗物质。
2016-08-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Direct detection of boosted dark matter in two component dark matter scenario
本研究针对含隐藏$U(1)_D$对称性的双组分暗物质模型，探究银心重暗物质湮灭助推轻暗物质的探测问题，提出利用NEWSdm等定向直接探测实验检验该场景，算出5千克探测器年预期事例率最高达O(10)个。
2024-12-13 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
Composite Dark Matter and Puzzles of Dark Matter Searches
DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中暗物质搜索的积极结果，与其他小组的结果放在一起，可能意味着宇宙学暗物质的非平凡粒子物理解决方案。带-2电荷的稳定粒子，在O-氦“原子”（OHe）中与原始氦结合，代表了暗物质的一种特定的比冷的核相互作用形式。在地球物质中OHe的速度变慢，因此在低温实验中直接探测地下暗物质的方法是难以实现的。然而，在DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中，Na和I核对OHe的辐射俘获会导致能量释放在2-5 keV区间内的年变化。
2010-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the interaction strength between dark matter and visible matter: II. scalar, vector and spin-3/2 dark matter
通过对暗物质遗迹密度的观测、CDMS和XENON的直接探测实验以及PAMELA对反质子质子比的间接探测，研究了标量、矢量和自旋3/2暗物质与标准模型粒子相互作用的约束条件.采用模型无关的方法，构造了6维的一般4粒子算符，研究了暗物质与标准模型粒子的有效相互作用.我们发现，从不同的实验的约束是互补的。这些约束条件之间的比较可能会排除一些有效的暗物质模型，并限制其他一些参数。与自旋无关的直接探测对某些算子有很强的约束，而反质子到质子数据的间接探测在某些情况下比直接探测或轻暗物质（其质量小于70 GeV）的遗迹密度更灵敏。自旋为3/2的暗物质的一些运营商的约束被证明是类似的狄拉克费米子暗物质的类似运营商。目前的暗物质直接和间接搜索实验中仍有一些操作员不敏感。
2012-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Focusing of Wave Dark Matter
一个巨大的天体使局部的暗物质分布变形，导致局部的暗物质密度过高。这种现象通常被称为引力聚焦。在太阳系中，由于太阳的引力聚焦导致地面实验中暗物质信号的调制。我们考虑质量小于10 eV的轻玻色暗物质的引力聚焦。这种暗物质候选者的波动性质导致了局部超密度和光谱中的独特特征，这两者都可以通过实验相关。我们提供了一个形式主义，捕捉引力聚焦和波暗物质的随机性，特别注意粒子暗物质的相似性和差异。当暗物质的德布罗意波长变得与系统的大小相当或小于系统的大小时，和/或当暗物质的速度色散足够小时，观察到密度对比度和光谱中的独特图案。虽然引力聚焦效应对于松弛的晕暗物质成分通常保持在百分之几的水平，但对于暗物质子结构，它们可能要大得多。有几个动机良好的暗物质子结构，我们调查如何每个子结构响应太阳的引力势。讨论了波动暗物质与粒子暗物质行为相似的极限。
2022-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter Deficient Galaxies as Probes of Dark Matter
Vanderbilt University（范德堡大学）；Harvard University（哈佛大学）
该研究提出暗物质-重子可分离性条件，利用暗物质缺失星系约束晚期暗物质相互作用、耗散及暗物质晕稳定性，补充宇宙学与实验室探针。
2026-07-30 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Electroweak-Skyrmion as Topological Dark Matter
我们证明了在带有Skyrme项的标准模型中Higgs场的非平凡拓扑结构的存在性。结果表明，目前的上限的拓扑对象的质量约为34 TeV。我们讨论了拓扑对象的存在对宇宙学的影响。
2016-07-07 hep-ph
Testing Modified Dark Matter with Galaxy Clusters: Does Dark Matter know about the Cosmological Constant?
我们讨论的可能性，冷暗物质的质量分布包含信息的宇宙学常数，这样的信息约束冷暗物质（CDM）的性质。我们称这种方法为修正的暗物质（MDM）。特别是，我们研究的能力MDM解释观测到的质量分布的13个星系团。从引力热力学的一般参数，我们提供了一个理论上的理由，我们的MDM质量配置文件，并成功地比较它的NFW质量配置文件在集群和星系尺度。我们的研究结果表明，CDM质量分布确实包含信息的宇宙学常数在一个非平凡的方式。
2016-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Static Configurations of Dark Energy and Dark Matter
我们研究暗物质的静态配置耦合到一个标量场负责宇宙的暗能量。暗物质被建模为一个费米气体内的E-F近似。暗物质粒子的质量是标量场的函数。我们分析了星系中暗物质晕的轮廓。在这种情况下，我们的框架是等价的等温球的模型。在标量场存在的情况下，大质量物体绕星系运行的速度与传统图像中的暗物质粒子的典型速度不同。相反，它是减少了一个因素，量化的暗物质质量对标量场的依赖。这对暗物质的研究有一定的意义。我们推导出描述由暗物质组成的致密物体的爱因斯坦方程的新的解。根据暗物质质量的大小，这些物体的大小可以在微观尺度和宇宙学距离之间变化。我们确定了质量半径关系，并讨论了与常规中子星和奇异天体的相似性。
2005-12-08 astro-ph hep-ph hep-th
Dark Matter meets Quantum Gravity
我们寻找一个扩展的标准模型，包含一个可行的暗物质候选人，可以嵌入到一个基本的，渐近安全的，量子场论与量子引力。渐近安全性的要求导致了普朗克尺度下非引力耦合的边界条件。对于给定的暗物质模型，这些转化为对候选暗物质质量的约束。我们推导出两个最小暗物质模型中的暗物质质量和耦合的约束条件：i）标量暗物质在$B$ - $L$模型中通过希格斯门耦合; ii）费米子暗物质在标准模型的$U(1)_X$扩展中通过新的规范玻色子耦合。对于纯量暗物质，我们发现$ < M_\text{DM} < 63$ GeV为56 GeV，对于费米子暗物质，$M_\text{DM} \leq 50$为$M_\text{DM} \leq 50$ TeV。在我们的框架内，我们确定了三个基准场景与不同的现象学后果。
2020-02-23 gr-qc hep-ph hep-th
Late Forming Dark Matter in Theories of Neutrino Dark Energy
我们研究晚形成暗物质（LFDM）的可能性，在那里的标量场，以前被困在一个亚稳态的热或有限密度效应，开始振荡附近的时代的物质辐射的平等其真正的最小值。如果暗能量具有类似的形式，但还没有过渡到暗物质，这种理论通常是有动机的，特别是在最近考虑的中微子暗能量理论中自动出现。如果这样的场包括当前的暗物质，则物质功率谱通常在小的当前非线性尺度下显示出急剧的中断，低于该尺度的功率被高度抑制并且先前包含声学振荡。相反，如果这样一个场形成了整个暗物质的次优势分量，那么这样的声学振荡可能会在线性区域中留下自己的印记。
2006-11-12 astro-ph hep-ph hep-th
Constraining the interaction strength between dark matter and visible matter: I. fermionic dark matter
本文通过对暗物质遗迹密度的观测、CDMS和XENON的直接探测实验以及PAMELA对反质子质子比的间接探测，研究了暗物质与标准模型粒子相互作用的约束条件。通过构造暗物质与标准模型粒子之间的有效相互作用算符，采用了与模型无关的研究方法。研究了最一般的4-费米子算符。我们发现，来自不同观测的约束是互补的。特别是自旋无关散射给出了非常强的约束相应的运营商。在某些情况下，反质子到质子数据的间接探测实际上比直接探测或轻暗物质（小于70 GeV）的遗迹密度更灵敏。
2011-09-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Discrimination of Dark Matter Mass and Velocity Distribution by Directional Detection
在大多数情况下，暗物质的速度分布被假定为各向同性，然而，在一些模拟中，各向异性被建议。对暗物质的定向直接探测是判别暗物质速度分布各向异性的一种有希望的方法。我们模拟了定向直接探测中的暗物质和目标散射，并研究了区分各向异性所需的条件。如果暗物质质量是已知的，如果暗物质质量是已知的其他实验的歧视，$O(10^3)-O(10^4)$事件是必需的。我们还研究了暗物质质量未知的情况，在分析中使用的反冲能和散射角数据，无论是暗物质质量和各向异性可以限制得更好，比只与他们的分析。
2020-03-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dependence of Dark Matter - Electron Scattering on the Galactic Dark Matter Velocity Distribution
暗物质-电子散射的速率取决于暗物质晕的速度分布。重要的是，暗物质-电子散射对高速尾特别敏感，这在各种暗物质晕模型中有很大不同。在这项工作中，我们总结了领先的晕模型，并讨论了进入它们的各种参数。我们建议根据最近的研究和测量更新这些参数的值。此外，我们量化的暗物质-电子散射率的晕模型和参数的选择上的依赖性，并演示这些选择如何传播到预测的横截面限制。速率对圆速度v0的变化最敏感;在硅靶中，我们发现速率预测的变化范围可以从O（0.01%）到O（100%）（接触相互作用）和O（10%）到O（100%）（长程相互作用）。
2020-11-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Celestial Objects as Dark Matter Colliders
本研究探索银河系中心附近中子星通过暗物质-核子相互作用积累暗物质并产生中微子信号，结合实验限制在简化模型中建立截面约束，为暗物质与天体相互作用提供新见解。
2023-12-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Energy and Dark Matter in Galaxy Halos
我们考虑暗物质通过其质量耦合到与宇宙的暗能量相关的标量场的可能性。为了让这样的场在目前的宇宙学距离发挥作用，它必须在银河系长度尺度上有效地无质量。讨论了光场对星系晕中暗物质分布的影响。我们发现，分布在星系核心外的轮廓基本上不受影响，近似平坦的旋转曲线持续存在。相对于暗能量和暗物质之间零耦合的情况，暗物质速度的色散被增强了一个潜在的大因子。地球上的暗物质探测器的计数率也得到了类似的提高。考虑到增强因子，现有的暗物质候选者的属性的界限可以扩展到耦合的情况下。
2005-09-23 astro-ph hep-ph hep-th
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
Detecting dark matter around black holes with gravitational waves: Effects of dark-matter dynamics on the gravitational waveform
黑洞周围的暗物质密度过高可能会显著改变黑洞与另一个致密物体合并的动力学。在这里，我们考虑中等质量比的恒星质量致密天体与中等质量黑洞“打扮”与暗物质的inspirals。我们首先证明，以前的估计基于一个固定的暗物质的衣服是非物理的一系列的二进制和暗物质的分布表明，总能量耗散的紧凑的对象通过动力学摩擦，因为它通过密集的暗物质环境对黑洞的吸气，是大于引力结合能的暗物质衣服本身。然后，我们引入了一个新的形式主义，使我们能够自洽地遵循的暗物质衣服的演变，由于其与二进制的引力相互作用。我们发现，由暗物质引起的引力波形的退相比以前认为的要小，但仍然有可能用LISA空间干涉仪检测到。来自这类双星的引力波可以为暗物质的粒子性质提供强有力的诊断。
2021-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
