Self-Interacting Dark Matter from a Non-Abelian Hidden Sector
有强有力的证据支持暗物质是自相互作用的，其横截面与质量之比为$σ/ m \sim 1\,\mathrm{cm^2/g} \sim 1\,\mathrm{barn/GeV}$。我们表明，可行的模型，暗物质与这个大的截面直接实现与非阿贝尔隐藏部门。在最简单的模型中，隐藏扇区是一个纯规范理论，而暗物质是由隐藏的胶球组成，其质量在$100\,\mathrm{MeV}$周围。或者，隐藏扇区可能是一个具有$\sim 10\,\mathrm{TeV}$胶子热遗迹的超对称纯规范理论。在这种情况下，暗物质主要由胶球组成，它们通过光胶球的交换而强烈地自相互作用。我们提出了一个统一的框架，实现这两种可能性在异常介导的超对称性破缺，其中，根据一些模型参数，暗物质可能是由隐藏的胶球，隐藏的胶球，或两者的混合物。这些模型提供了多组分暗物质的简单例子，对粒子物理学和宇宙学有着有趣的影响，并包括暗物质的次主导组分可能具有极强的自相互作用的情况，具有有趣的天体物理学后果。
2015-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Planck Mass Charged Gravitino Dark Matter
在我们早期预测分数电荷超大质量引力子的工作之后，我们解释了它们作为暗物质的新候选者的潜在相关性，并讨论了可能的签名和检测它们的方法。
2019-07-15 astro-ph.CO hep-ph
Exodus: Hidden origin of dark matter and baryons
本文提出了一个新的框架来解释重子和暗物质遗迹密度Ω_{DM} \approx 5Ω_B的邻近性。该方案假设所观察到的暗物质态的数密度是由于同时产生重子不对称性的第二个隐藏扇区的衰变而产生的。与非对称暗物质模型相反，暗物质可以是一个真正的标量或马约拉纳费米子，因此呈现出独特的现象学。我们讨论在这个框架中的模型构建和一般约束方面。我们提出了一个简单的超对称实现这种机制，并表明它可以用来获得正确的暗物质遗迹密度的双LSP。
2014-07-25 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Limits on Hidden Sector Dark Matter
我们探讨了模型独立的约束，从宇宙学上的暗物质粒子没有突出的标准模型相互作用，相互作用和热化与其他粒子在一个隐藏的部门。在没有详细说明隐藏扇区粒子物理的情况下，我们通过隐藏扇区与可见扇区的湮灭截面、质量和温度比来表征相关物理。虽然包含了标准的冷WIMP场景，我们不要求冻结过程是非相对论的。相反，当暗物质粒子是半相对论性或相对论性时，也可能发生冻结。通过求解玻尔兹曼方程，我们得到了暗物质的隐藏扇区暗物质满足暗物质相空间密度的Tübere-Gunn约束，以及暗物质功率谱具有与宇宙学约束一致的自由流长度的条件.我们表明，质量<1.5千电子伏的参数空间没有区域满足所有这些约束。这是一个引力介导的暗物质质量的下限，适用于任何模型，其中暗物质的主要成分曾经有过有效的相互作用-即使它从未与标准模型平衡。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Phases of Cannibal Dark Matter
当温度降到最轻的隐藏粒子的质量以下时，如果数量变化的相互作用是活跃的，那么具有质量间隙的隐藏扇区将经历一个自相残杀的时代。在同类相食期间，隐藏扇区的温度仅随比例因子而依序降低。我们考虑了这样一种可能性，即暗物质存在于一个经历过同类相食的隐藏扇区中，并且具有由二比二湮灭冻结而定的遗迹密度。我们确定了三个新的阶段，这取决于行为的隐藏部门时，暗物质冻结。在相食阶段，暗物质湮灭在隐藏扇区相食时解耦。在化学阶段，只有二对二的相互作用是活跃的，隐藏粒子的总数是保守的。在单向阶段，暗物质湮灭产物衰变出平衡，抑制了反向湮灭产生暗物质。我们绘制出每个阶段的独特现象，其中包括一个提高暗物质湮灭率，新的相对论自由度，温暖的暗物质，和可观察到的扭曲的宇宙微波背景的频谱。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Novel charged charmoniumlike structures in the hidden-charm dipion decays of Y(4360)
研究了类粲偶素态Y（4360）的隐粲双介子衰变，用{ \it{Initial Single Pion Emission}机制}证明了在相应的类粲偶素态Y（4360）的隐粲双介子衰变的$J/ψπ^+$、$ψ(2S)π^+$和$h_c(1P)π^+$不变质谱中，在$D\bar{D}^*$和$D^*\bar{D}^*$阈值附近存在带电的类粲偶素结构.我们建议对这些预测的带电增强结构做进一步的实验研究，特别是BESIII，Belle和即将到来的Belle II。
2013-07-13 hep-ph
Hidden Photon Dark Matter Interacting via Axion-like Particles
我们研究的情况下，宇宙中的暗物质是由非常轻的隐藏光子下的$Z_{2}$对称变换。与通常的情况相反，动力学混合被对称性所禁止，并且暗光子仅通过充当“信使”的类轴子粒子与标准模型光子相互作用。专注于签名涉及普通光子，我们的调查的现象学包括宇宙学的稳定性，CMB扭曲，天体物理能量损失，光照射通过墙壁实验，太阳镜和太阳X射线观测的限制。
2020-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Hidden fermion as milli-charged dark matter in Stueckelberg Z' model
我们通过在隐扇区中引入一对狄拉克费米子来增强隐Stueckelberg $Z'$模型，其中$Z'$具有与弱尺度耦合相当的耦合强度.我们表明，这个隐藏的费米子反费米子对可能是一个毫荷电的暗物质候选人与可行的遗迹密度。现有的地面和天体物理学对毫荷电粒子的研究并没有对这种隐藏的费米子施加严格的限制。我们计算的流量单色光子来自银河系中心，由于对这些毫荷电粒子的湮灭，并表明它是在下一代$γ$射线实验的范围内。这种理论努力的特征是，施图克尔伯格$Z'$玻色子有一个巨大的不可见的宽度，衰减成隐藏的费米子-反费米子对。我们发现，现有的Drell-Yan数据还没有约束这个模型。探讨了在LHC和ILC中单独产生这种$Z'$玻色子的各种途径。
2007-05-28 hep-ph
Differentiating hidden sector dark matter from light WIMPs with Germanium detectors
轻WIMP暗物质和隐藏扇区暗物质已被提出来解释DAMA，CoGeNT和CRESST-II数据。这两种方法的特点是暗物质粒子在原子核上的自旋无关的弹性散射。轻WIMP暗物质调用一个单一的粒子物种，通过接触相互作用与普通物质相互作用。相比之下，隐藏扇区暗物质通常是多组分的，并且被假设通过无质量介质的交换来相互作用。这种隐藏的扇形暗物质因此预测了由于这种动力学而急剧上升的核反冲光谱$dR/dE_R \sim 1/E_R^2$，而WIMP暗物质预测了一个敏感地依赖于WIMP质量的光谱$m_χ$。我们比较和对比这两个非常不同的可能来源的CoGeNT低能量过剩。在相关的能量范围内，这两个理论预测的反冲光谱大致同意提供$m_χ\simeq 8.5$ GeV-接近的值有利于从拟合CoGeNT和CDMS低能数据。即将进行的实验包括C-4、CDEX和MAJORANA演示器，预计将提供低能锗反冲光谱的合理精确测量，包括年度调制幅度，这应该区分这两种理论可能性。
2012-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Baryogenesis and Dark Matter in Multiple Hidden Sectors
本文提出在多个类标准模型隐藏扇区中，借助再加热场不对称性与标准及暗 sphaleron 过程同时解释重子不对称和暗物质丰度，并预言大型暗核及 CMB-S4 可检验的 $ΔN_{\rm eff}$ 下限。
2024-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Fermion in Stueckelberg Z' Models as Milli-charged Dark Matter
隐藏的StueckelbergZ '模型被一对Dirac费米子增广。如果Z'的耦合强度与弱尺度耦合相当，那么我们就可以证明，这个隐藏的费米子-反费米子对可能是一个带有毫电荷的暗物质候选者，具有可行的残余密度。单色光子通量来自银河系中心，由于对这些毫荷电粒子的湮灭计算，并被证明是在下一代伽马射线实验的范围内。这一理论努力的特征对撞机签名是，如果运动学允许的话，施图克尔伯格Z'玻色子有一个巨大的不可见的宽度，衰变为隐藏的费米子-反费米子对。研究了这种Z'玻色子在LHC和ILC上的单独产生。
2007-10-15 hep-ph
Hidden sector dark matter explains the DAMA, CoGeNT, CRESST-II and CDMS/Si experiments
我们检查数据从DAMA，CoGeNT，CRESST-II和CDMS/Si直接探测实验的背景下，多组分隐藏部门暗物质。考虑的模型具有一个隐藏的部门与两个或两个以上的稳定的粒子下不间断的$U(1)'$规范相互作用充电。新的规范场可以通过可重正化的动力学混合与标准$U(1)_Y$相互作用，导致暗物质粒子离开普通核的卢瑟福型弹性散射。我们考虑这种类型的最简单的通用模型，具有由两个稳定粒子$F_1$和$F_2$组成的隐藏扇区。我们发现，这个简单的模型可以同时解释DAMA，CoGeNT，CRESST-II和CDMS/Si数据。这个解释与氙100实验的最新结果有些矛盾。
2013-06-10 astro-ph.CO hep-ph
A Tight Connection Between Direct and Indirect Detection of Dark Matter through Higgs Portal Couplings to a Hidden Sector
我们提出了一个隐藏的阿贝尔扩展的标准模型，包括一个复杂的标量作为暗物质的候选人和轻标量作为一个长期的暗物质粒子之间的力载体。索末菲增强湮灭截面的暗物质解释了观察到的宇宙射线过剩。轻标量场也引起潜在的大截面的暗物质的核子，因此提供了一个有趣的方式来探测这个模型同时在直接和间接的暗物质搜索实验。我们通过考虑CDMS-II排除限制以及PAMELA和FermiLAT数据来约束模型的参数空间。
2010-07-22 astro-ph.CO 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
Dark, Cold, and Noisy: Constraining Secluded Hidden Sectors with Gravitational Waves
我们探索引力波信号所产生的一阶相变发生在一个隐蔽的隐藏部门，允许的可能性，隐藏部门可能有一个不同的温度比标准模型部门。我们目前的灵敏度，这种情况下，目前和未来的引力波探测器在一个独立的模式。由于隐蔽的隐藏部门是特别感兴趣的暗物质模型在兆电子伏或以下，我们特别注意脉冲星定时阵列的范围。宇宙学对光自由度的限制限制了隐藏扇区中亚MeV粒子的数量，以及隐藏扇区的温度。然而，我们发现，可观察到的一阶相变可以发生。为了说明我们的结果，我们考虑两个最小的基准模型：一个模型与两个规范单重标量和一个模型与自发破缺的$U(1)$规范对称性的隐藏部门。
2019-07-05 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on Ultra-Light Hidden-Photon Dark Matter from 21cm at Cosmic Dawn
超轻隐藏光子暗物质在早期宇宙等离子体中产生振荡电场，这反过来又在其电离成分中感应出电流，其耗散导致热量从暗物质传递到等离子体。这将影响来自黑暗时代和宇宙黎明的全球21厘米信号。在这项工作中，我们专注于后者，在光的吸收信号的频率对应于红移z~17的EDGES合作的报告检测。通过测量21 cm的全局信号，可以限制气体加热的量，从而可以限制隐藏光子和普通光子之间的动力学混合强度$\varepsilon$。在质量范围$10^{-23}\,{\rm eV}\lesssim m_χ\lesssim10^{-13}\,{\rm eV}$中，我们推断的$\varepsilon$的21 cm边界是迄今为止最强的。
2018-09-04 astro-ph.CO 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
Make Dark Matter Charged Again
我们重新审视约束下的$U(1)$规范组在黑暗的部门，从标准模型部队解耦收费的暗物质。我们发现，在文献中最强的约束受到一些缓解因素。例如，晕圈中朴素的暗物质热化时间尺度被饱和效应修正，饱和效应减缓了适度椭圆度的各向同性化。弱化的边界揭示了有趣的参数空间，使得弱尺度带电暗物质模型可行，即使是电磁强度相互作用。这也导致了一个有趣的可能性，即小矮星系内的暗物质自相互作用非常大，这是目前模拟中相对未探索的区域。这种强相互作用抑制热传递超过尺度大于暗物质平均自由程，诱导动力学截止长度尺度以上的系统似乎只有微弱的相互作用。在评估暗带电暗物质的生存能力时，必须考虑到这些影响。未来的分析和测量应该探索这个模型的参数空间的一个有前途的区域。
2017-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter from Hidden Forces
我们研究的可能性，暗物质可能是一个隐藏的部门，即“黑暗力量=暗物质的表现。“作为一个说明性的和最小的例子，我们考虑隐藏的SU（2）_h x U（1）_h规范群。通过U（1）_h与超荷U（1）_Y的动力学混合，将隐含动力学间接耦合到标准模型（SM）。我们假设一个类似于SM电弱对称的隐对称破缺模式，并增加一个额外标量，使得“隐Z玻色子”Z_h和“隐光子”γ_h都有质量。“隐藏的W”玻色子W_h在这种情况下是暗物质。这种设置可以很容易地容纳一个潜在的直接检测信号暗物质在~10 GeV的CDMSII-Si数据。对于某些参数的选择，该模型可以导致信号在“暗物质束”的实验，从Z_h \to W_h W_h，以及在实验中寻找暗光子的可见信号，通过γ_h介导。其他可能的现象学后果也进行了简要讨论。
2013-10-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A testable hidden-sector model for Dark Matter and neutrino masses
我们考虑一个最小的扩展标准模型与隐藏的部门负责下一个黑暗的本地$U(1)'$规范组，同时占轻中微子质量和观测到的暗物质遗迹丰度。该模型包含两个副本的右手中微子产生轻中微子质量通过扩展的跷跷板机制。一个稳定的暗物质候选者和一个无质量状态的存在自然地产生，需要最简单的无异常粒子含量，而不引入任何额外的对称性。我们调查的现象学的隐藏部门考虑$U(1)'$打破规模的顺序电弱规模。面对这个隐藏扇区模型的热历史与现有的和未来的对撞机的限制，直接和间接的检测实验提供了各种可能性，以互补的方式探测模型，因为暗扇区的每个粒子都扮演着特定的宇宙学角色。在整个确定的可行参数空间，一个大的区域预测相当大的贡献，在早期宇宙的有效相对论自由度，可以减轻最近报道的后期和早期测量之间的紧张关系的哈勃常数。
2020-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter and a new gauge boson through kinetic mixing
本文考虑了在U（1）_X规范对称性下带电的暗物质的隐扇形模型。允许U（1）_X与标准模型超荷U（1）_Y的动力学混合以提供隐藏扇区与标准模型扇区之间的通信。我们提出了各种限制的动力学混合参数和隐藏的规范耦合常数来自各种低能观测，电弱精密测试，和正确的热遗迹密度的暗物质。饱和这些限制，我们表明，自旋无关的弹性截面的暗物质的核子大多低于目前的实验极限，但在未来的灵敏度。最后，我们分析了在强子对撞机上通过双μ子衰变通道观测隐藏规范玻色子的前景。
2010-11-18 astro-ph.CO hep-ph
WIMPless Dark Matter from an AMSB Hidden Sector with No New Mass Parameters
我们提出了一个模型，其中暗物质处于反常介导的超对称性破缺的U（1）xU（1）规范对称性的隐藏扇区中。模型的对称性稳定了暗物质，并禁止引入新的质量参数。因此，热遗迹密度完全由引力子质量和无量纲耦合决定。假设非分层耦合，热遗迹密度约为0.1，与暗物质的质量和相互作用强度无关，实现了无WIMP的奇迹。这个模型有几个显著的特点。对于粒子物理学来说，暗物质的稳定性与可见光区的R宇称破坏完全一致，这意味着超伴体对撞机的签名;此外，热遗迹的质量可能是~ 10 GeV或更轻，这是最近直接探测结果的兴趣。有趣的天体物理特征是暗物质通过长程力的自相互作用，以及无质量的隐藏光子和费米子，它们对BBN和CMB的相对论自由度的数量有贡献。后者特别有趣，考虑到目前额外自由度的迹象和普朗克天文台不久的将来的结果。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological implications of electromagnetically interacting dark matter: milli-charged particles and atoms with singly and doubly charged dark matter
虽然暗物质的主要成分的行为是相当好地建立了宇宙学观测，它的粒子性质和与其他物质的相互作用是未知的。考虑了三种允许重子与暗物质之间电磁相互作用的暗物质模型：（a）电荷为$q_{\rm ccdm}$、质量为$m_{\rm ccdm}$的毫荷电粒子（CCDM），（b）质量为$m_{\rm dd}$（DD）的两个带电粒子的中性原子，（c）双荷电粒子和氦核的中性原子（HeD）.我们推导并详细讨论了这些原子与重子的形成、稳定性和相互作用。我们推导出这种新的相互作用的紧耦合近似的影响，这使我们能够分析衡量其对物质的功率谱和CMB各向异性的影响。我们将这种新的相互作用到公开可用的代码类，以获得数值结果。我们将我们的结果与普朗克2018年的数据进行比较，以限制相互作用的暗物质的比例。在所允许的天体物理参数范围内，HeD原子产生$Λ$ CDM模型对$k < 1 \, \rm Mpc^{-1}$的结果，因此它的分数不受对$k < 0.2 \, \rm Mpc^{-1}$敏感的CMB各向异性数据的约束。对于$m_{\rm dd} \gtrsim 25 \, \rm GeV$，DD原子也不受CMB数据的约束。对于$m_{\rm dd} = 10 \, \rm GeV$，CMB数据将DD原子的分数限制为小于总CDM组分的4%。对于$q_{\rm ccdm} = 10^{-6}e$和$m_{\rm ccdm} …
2020-03-10 astro-ph.CO hep-ph
Analyzing the Hubble tension through hidden sector dynamics in the early universe
SH0ES合作组最近的分析证实了在$5σ$水平上，在高红移（$z> 1000$）和低红移（$z<1$）测量之间存在哈勃张力，低红移测量给出更高的值。在这项工作中，我们提出了一个粒子物理模型，可以帮助缓解哈勃的紧张局势，通过一个不平衡的隐藏部门耦合到可见部门。填充在暗区的粒子包括一个充当暗物质的暗费米子、一个暗光子、一个有质量的标量和一个无质量的赝标量。假设在暗扇区中没有初始粒子群，可见扇区和隐藏扇区之间通过动力学混合的微弱耦合填充暗扇区，即使隐藏扇区粒子的数密度从未达到它们的平衡分布，并且两个扇区保持在不同的温度下。一个宇宙学一致的分析，提出了一个相关的演化的可见和隐藏的部门与耦合玻尔兹曼方程涉及两个温度，一个为可见的部门和其他的隐藏部门，进行。用这种双温形式计算了由暗费米子组成的暗物质的残余密度。因此，支持BBN预测，对$ΔN_{\rm eff}$的贡献最小。然而，在接近复合时间时，有质量标量到无质量赝标量的非平衡衰变会导致$ΔN_{\rm eff}$的增加，这有助于减弱哈勃张力。
2022-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Mirror and hidden sector dark matter in the light of new CoGeNT data
CoGeNT合作最近提供了在15个月内收集的新数据。除了更精确地测量核反冲候选事件的光谱外，他们还宣布了年度调制信号的证据。我们研究的背景下，镜像/隐藏部门的暗物质模型这些新的结果的影响。我们发现，新的CoGeNT数据可以在这个框架内解释与DAMA年度调制信号的参数空间一致，和其他实验的零结果。我们还指出，在低能量的CoGeNT光谱观察到遵守$dR/dE_R \propto 1/E_R^2$，这表明，暗物质通过卢瑟福散射，而不是更常见的假设接触（四费米子）相互作用。
2011-07-20 astro-ph.CO hep-ph
A Hunt for Magnetic Signatures of Hidden-Photon and Axion Dark Matter in the Wilderness
本研究通过在荒野部署磁力计网络进行相关测量，探测地球转换超轻玻色子暗物质产生的振荡磁场，首次对0.5-5.0 Hz频率范围内的隐藏光子和轴子暗物质参数空间进行了实验限制，取得了该频段最佳的实验界限。
2023-10-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark Monopoles, Bounds on Hidden Sectors, and Cosmological Implications
Leinweber Institute for Theoretical Physics, Physics Department, University of Michigan（密歇根大学莱因韦伯理论物理研究所）；Harish-Chandra Research Institute（哈里什-钱德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究早期宇宙热相变产生的隐藏扇区磁单极子，通过分析其丰度，给出对称破缺尺度等条件限制，指出只有满足特定条件才能恢复标准宇宙学，为暗物质模型构建及宇宙学研究提供了相关界限。
2026-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Dark Forces and Dark Matter in a Hidden Sector
与GeV级暗力和暗物质有关的隐藏扇区不仅是标准模型之外的物理学的共同特征，如弦论和超对称性，而且在最近的天体物理观测中也是非常有趣的现象。特别是隐藏的光子也被实验室实验所搜索和约束，其当前状态将在这里介绍。此外，几个模型的隐藏部门包含另外一个暗物质粒子将检查其一致性的暗物质遗迹丰度和直接检测实验。
2012-11-21 hep-ph
Update on Hidden Sectors with Dark Forces and Dark Matter
最近有很多兴趣在隐藏的部门，特别是在暗物质和暗力量的背景下，因为它们是一个共同的特点，超越标准模型的情况下，如弦论和超对称性，并额外表现出有趣的现象学方面。各种实验室实验对所谓的隐藏光子进行了限制，并不断进一步探索和限制参数空间;这里介绍了最新的概述。此外，对于几个隐藏的部门模型与轻暗物质，我们研究的可行性方面的遗迹丰度和直接检测实验。
2012-11-21 hep-ph
Hidden Photon and Axion Dark Matter from Symmetry Breaking
一个隐藏的轻光子或类轴子粒子是一个很好的暗物质候选者，它们往往与暗整体或规范U（1）对称性的自发破缺有关。我们考虑了暗Higgs粒子和标准模型Higgs粒子之间的门耦合以及各种热效应，详细研究了相变附近的暗Higgs动力学。我们表明，（想）南武-戈德斯通玻色子是有效地产生通过与共振参数$q\sim 1$在隐藏的对称性破缺的参数共振。在最简单的设置中，它预测了二阶相变，这可以解释暗物质丰度的轴子或隐藏的光子作为轻亚电子伏特。即使是更轻的质量，如QCD轴子模型预测的那样，在一阶相变的情况下，也可以与暗物质丰度一致，在这种情况下，引力波信号可能会被未来的实验，如LISA和DECIGO检测到。
2021-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Atoms of Dark Matter and their Stable Charged Constituents
直接寻找暗物质会给简单的模型带来严重的问题，这些模型将稳定的中性弱相互作用大质量粒子（WIMP）作为暗物质的候选者。讨论了新的稳定夸克和带电轻子存在的可能性，它们被束缚在复合暗物质的中性暗原子中，隐藏在探测不到的地方。稳定的-2带电粒子$O^{--}$与原初氦结合在O氦原子中，是复合暗物质的特殊核相互作用形式。DAMA实验的积极结果可以解释为O-氦原子核辐射俘获的年度调制。在这种方法的框架下，DAMA结果的检测器与其他化学内容成为一个不平凡的任务，而在LHC或宇宙射线中的稳定带电粒子的实验搜索获得了直接测试复合暗物质的情况下的意义。
2011-11-11 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Big Bang initial conditions and self-interacting hidden dark matter
本文研究了在隐藏扇区与可见扇区热耦合的暗物质模型中，大爆炸初始条件对暗物质自相互作用等可观测量的显著影响，并探讨了其更广泛的应用前景。
2024-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hidden axion dark matter decaying through mixing with QCD axion and the 3.5 keV X-ray line
隐藏的轴子可以通过与QCD轴子的动力学或质量混合耦合到标准模型粒子。我们研究了一个方案，其中一个隐藏的轴子构成的部分或全部的暗物质和通过混合衰变成光子，解释了3.5 keV的X射线线信号。有趣的是，所需的隐藏的轴子暗物质的长寿命可以实现的QCD轴子衰变常数在一个中间尺度，如果混合是足够小的。在这样一个双组分暗物质的情况下，隐藏的轴子的原始密度扰动可能是高度非高斯的，导致来自各种星系团和附近星系的X射线线强度可能分散。我们还讨论了两个轴子的平行和正交排列如何影响它们与规范场的耦合。
2014-08-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
WIMPless Dark Matter from Non-Abelian Hidden Sectors with Anomaly-Mediated Supersymmetry Breaking
在反常介导的超对称破缺（AMSB）模型中，超伴体质量与耦合的平方成正比。因此，它们隐藏的部分自然包含无WIMP的暗物质，这些粒子的热遗迹丰度保证是正确的大小，即使它们不是弱相互作用大质量粒子（WIMP）。我们研究可行的暗物质候选人在WIMP无AMSB模型与非阿贝尔隐藏部门和突出不寻常的可能性，即使是最简单的模型中出现。在一个纯SU（N）隐藏扇区的例子中，稳定的隐藏胶子以正确的残余密度冻结，但具有极低但自然的限制尺度，为自相互作用的暗物质提供了一个框架。在另一个简单的场景中，隐藏的胶子冻结并衰变为具有正确残余密度的可见Winos，隐藏的胶球可能是稳定的，为混合的冷热暗物质提供自然框架，或者可能衰变，产生天体物理信号。最后，我们提出了一个模型与轻隐藏π介子，可以测试与非相对论自由度的数量上的改进的约束。所有这些场景都是由少量参数定义的，与规范耦合统一相一致，保留了弱尺度与观测到的暗物质遗迹密度之间的美丽联系，并且是自然的，具有相对较轻的可见超伙伴。最后，我们对未来有趣的方向发表评论。
2011-02-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lightest U-parity Particle (LUP): a hidden sector dark matter candidate
我们引入了一个新的暗物质候选者，最轻的U宇称粒子（LUP）。我们建议它作为一个很好的暗物质的候选者，特别是在R宇称破坏超对称模型。
2008-08-26 hep-ph
Hidden Photons in connection to Dark Matter
位于隐藏扇区中的轻额外U（1）规范玻色子，即所谓的隐藏光子，引起了人们的广泛关注，因为它们是标准模型之外许多场景的一个很好的动机特征，而且可以调解与隐藏扇区暗物质的相互作用。我们回顾限制隐藏的光子从过去的电子束转储实验，包括两个新的限制，从这样的实验在KEK和奥赛。此外，我们还研究了在暗区存在暗物质的可能性。一个简单的玩具模型和不同的超对称实现提供了可行的暗物质候选人在隐藏的部门，在最近的直接检测限协议。
2013-06-05 hep-ph
Decaying Hidden Dark Matter in Warped Compactification
最近的PAMELA和ATIC/Fermi/HESS实验在高能宇宙射线中观测到过量的电子和正电子，但没有观测到反质子。为了解释这一结果，我们在弦论紧化中构建了一个衰减的隐藏暗物质模型，它包含了以下两个成分，扭曲紧化中的隐藏暗物质场景和衰减到标准模型的隐藏轻粒子的唯象建议。在这个模型中，在高维扭曲膜上，各种扭曲的Kaluza-Klein粒子和规范场的零模对标准模型起着隐藏的暗物质或介质的作用。
2009-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hidden Dipole Dark Matter
我们考虑的模型中，一个隐藏的U（1）'通过动力学混合与标准模型相互作用。我们假设暗物质在这个U（1 π '）下是中性的，但是通过更高维度的算子与它相互作用。特别地，我们考虑了费米子暗物质的隐偶极子算符，标量暗物质的电荷半径和Rayleigh算符。这些模型自然地解释了直接探测信号的缺失，但允许热宇宙学。LHC对Z'的搜索代表了一个强大的探测器。
2014-05-08 hep-ph
Dark matter in the nonabelian hidden gauge theory
我们讨论暗物质的隐规范理论。我们提出了一个小暴胀稀释了暗物质密度的方案。这种情况与目前的重子数不对称性是一致的。
2015-04-30 hep-ph
Gravitational waves triggered by $B-L$ charged hidden scalar and leptogenesis
我们在经典共形$U(1)_{B-L}$理论的框架下研究电弱对称性破缺，其中引入了三个右手中微子（RHN）和一个隐藏标量，后者扮演暗物质（DM）的角色。发现DM和RHN扇区对$U(1)_{B-L}$对称性的自发破缺、共形理论中的强一级相变以及由此产生的引力波（GW）在未来天基干涉仪LISA和其他GW实验中的前景至关重要。宇宙的重子不对称性是由共振瘦生机制解决的，这可能会受到隐藏标量的干扰。在共形$U(1)_{B-L}$理论中，为了使GW谱能被LISA探测到，共振薄生作用，隐藏标量不能完全饱和观测到的DM残留密度。
2019-07-31 hep-ph
Hidden Photons in beam dump experiments and in connection with Dark Matter
具有轻的额外U（1）规范玻色子的隐藏扇区，即所谓的隐藏光子，最近受到了很多关注，因为它们可能与暗物质有联系，并且是弦论和超对称性等标准模型场景之外的自然特征。本文介绍了隐藏光子的限制，从过去的电子束流转储实验，包括两个新的限制，从实验在KEK和奥赛。此外，各种隐藏的部门模型包含一个隐藏的光子和暗物质候选人讨论其可行性和潜在的签名直接检测。
2012-12-18 hep-ph
Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Detection Searches, Beam-Dump Experiments, and the $H_0$ Tension
由于其稳定性，隐藏的暗物质是一个看似合理的暗物质候选者，但由于与最小形式的标准模型粒子的微弱相互作用，直接实验搜索非常困难。然后，我们介绍了一个轴子，$a$，连接隐藏的暗物质和标准模型粒子，并检查当前的限制和未来的前景直接暗物质搜索和束流转储实验。我们发现两个参数区域周围的$m_a = {\cal O}(10)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{5})$ GeV和$m_a = {\cal O}(100)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{4})$ GeV的暗物质和轴子分别在未来的实验，如PICO-500和SHiP的范围内。我们还注意到，主要由轴子衰变产生的隐藏光子与$ΔN_{\rm eff} \simeq 0.6$一起贡献给暗辐射，这可以松弛$H_0$张力。
2019-09-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark photon dark matter from charged inflaton
我们提出了一个在暴胀过程中产生矢量暗物质的方案，其中包含一个复杂的暴胀子场，该暴胀子场在暗规范场下带电，并且具有对称性破缺势。当暴胀子场滚向全局最小势能时，暗光子变得巨大，其质量可以大于暴胀期间的哈勃尺度。所产生的暗光子的量子涨落的累积能量给出了观测到的暗物质的遗迹密度，其参数范围很广。根据参数的不同，横模或纵模或它们的组合可以产生观测到的暗物质遗迹能量密度。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Production of Hidden Photon Dark Matter in Light of the XENON1T Excess
最近，XENON1T实验报告了电子反冲事件的过量。过量是一致的解释吸收的3 keV玻色子暗物质，例如，隐藏的光子暗物质与动力学混合的顺序为$10^{-15}$。我们指出，最小的引力生产提供了一个可行的机制，获得正确的遗迹隐藏光子丰度。我们提出的参数依赖性的隐藏光子暗物质丰度的暴胀尺度$H_{\rm inf}$和再加热温度$T_{\rm R}$。我们证明了暴胀哈勃尺度和再加热温度都是从下面有界的，$H_{\rm inf}\gtrsim 7\times 10^{11}$ GeV，$T_{\rm R}\gtrsim 10^2$ GeV。特别是，高尺度暴胀与3keV隐藏光子暗物质一致。
2020-11-23 hep-ph
New Limits on Charged Dark Matter from Large-Scale Coherent Magnetic Fields
我们研究了带电的暗物质与磁化的螺旋星系星际介质（ISM）的相互作用。对于所观察到的有序分量的字段，$B\sim μ$ G，我们发现，累积的洛伦兹之间的相互作用的带电粒子和ISM将提取一个订单单位分数的磁盘角动量在几个Gyr银河寿命，除非$q/e \lesssim 10^{-13\pm 1}\,m\,c^2/$ GeV，如果所有的暗物质是带电的。如果暗物质中只有质量分数为$f_{\rm qdm}\gtrsim0.13$的物质是带电的，那么这个束缚就会被$f_{\rm qdm}^{-1/2}$因子削弱。这里$q$和$m$是暗物质粒子的质量和电荷。如果$f_{\rm qdm}\approx1$，则该界限不包括通过$m \lesssim$ TeV/ $c^2$的冻结机制产生的带电暗物质。这个由银河系参数得到的关于$q/m$的界限是粗略的，并不是基于任何精确的经验检验。然而，这一界限非常强，应能激发进一步的工作，以便更好地模拟带电暗物质与星系和星系团中有序和无序磁场的相互作用;根据对角动量交换的更好估计，对带电暗物质的存在进行精确的测试;也更好地理解带电暗物质如何改变磁场的增长，以及星系、星系群和星系团的形成和相互作用的历史。
2019-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Self-interacting hidden sector dark matter, small scale galaxy structure anomalies, and a dark force
暗物质（DM）在星系尺度下的短距离行为表现出一些典型的速度无关截面冷暗物质（CDM）所不能解释的特征。我们讨论了一个粒子物理模型，其中暗费米子通过暗力与作为介质的亮暗光子进行自相互作用，暗扇区与可见扇区微弱地相互作用。我们研究耦合玻尔兹曼方程涉及两个温度，一个为每个部门。我们拟合的速度依赖DM截面的数据从矮星系到星团的尺度与遗迹密度约束一致。
2021-04-08 hep-ph
Constraints on dark matter particles charged under a hidden gauge group from primordial black holes
为了适应对暗物质越来越严格的观测约束，最近提出了几种模型，其中暗物质粒子在某些隐藏的规范群下带电。对于标准模型粒子来说，隐藏的规范电荷是不可见的，因此这种情况很难直接约束。然而，黑洞对所有规范荷都很敏感，不管它们是否属于标准模型。在这里，我们研究的约束条件的可能值的暗物质粒子质量和隐藏的规范电荷从原始黑洞的演化。我们发现具有合理质量的原初黑洞的存在与荷质比为1的暗物质粒子是不相容的。对于荷质比远小于1的暗物质粒子，我们只能排除质量在10^（11）GeV - 10^（16）GeV范围内的重暗物质。最后，对于荷质比远大于1的暗物质粒子，没有来自原始黑洞的有用限制。
2009-06-09 hep-ph
Diurnal modulation due to self-interacting mirror and hidden sector dark matter
镜像和更通用的隐藏扇区暗物质模型可以同时解释DAMA，CoGeNT和CRESST暗物质信号与其他实验的零结果一致。这种类型的暗物质可以被地球和屏蔽探测器捕获，因为它是自相互作用的。这种效应将导致暗物质探测器的昼夜调制。我们估计这种影响的大小暗物质探测器在不同的位置。对于位于北半球的探测器，这种效应预计将在4月达到峰值，并且可以通过乐观的参数选择来检测。位于南半球的探测器的日变化预计要大得多。特别是，如果CoGeNT探测器被移动到例如阿根廷的Sierra Grande，那么$5 σ$暗物质的发现将可能在大约30天的操作中。
2012-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Hidden Sector Dark Matter and LHC Signatures
我们讨论了一个规范的阿贝尔隐藏部门沟通的标准模型（SM）领域通过动力学混合与SM超荷规范场，或通过希格斯四次相互作用的影响。我们讨论了在LHC中的四轻子通道中的隐藏扇区规范玻色子的签名。我们表明，一个隐藏的部门费米子可以是一个自然的暗物质候选人与正确的残余密度，讨论直接检测的前景，并显示如何希格斯签名可能会改变在大型强子对撞机。
2009-09-30 hep-ph
Dark matter in scale-invariant gravity with hidden-sector condensation
Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Department of Physics, University of Toyama（富山大学物理系）
该研究基于经典标度不变二次引力耦合强相互作用隐藏域的框架，将电弱标度起源、宇宙暴胀和暗物质统一，推导三类暗物质候选者的遗迹丰度。
2026-08-14 hep-ph
Electroweak symmetry breaking and cold dark matter from strongly interacting hidden sector
我们考虑一个隐藏的部门与新的矢量限制规范理论，如QCD。然后通过维度变换在隐扇区中产生尺度$Λ_H$，在隐扇区中发生手征对称性破缺。然后这个尺度$Λ_H$可以扮演SM希格斯质量参数的角色，触发电弱对称性破缺（EWSB）。因此，SM扇区的所有质量尺度都可以从隐藏扇区产生。此外，暗区中最轻的强子由于暗区强相互作用的味守恒而保持稳定，可能是冷暗物质。我们研究了对撞机现象，以及这个模型的CDM的遗迹密度和直接探测率。
2010-12-01 hep-ph
A Hidden Dark Matter Sector, Dark Radiation, and the CMB
我们考虑的理论，其中暗物质是由一个热遗迹的弱规模的质量，其耦合到标准模型（SM），但太小，以引起所观察到的丰度。相反，丰度由湮灭设置为在SM规范相互作用下不携带电荷的轻隐藏扇区状态。在这种情况下，直接和间接探测的限制，以及对撞机搜索暗物质的限制，可以很容易地得到满足。如果这些轻隐态是南武-戈德斯通玻色子、费米子或规范玻色子，那么它们的质量可以通过对称性得到保护。这些状态可以作为暗辐射贡献宇宙能量密度，导致在宇宙微波背景（CMB）中可观察到的信号。此外，取决于是否轻隐藏的扇区状态自相互作用，总的能量密度的分数，自由流是减少或增加，导致特征效应的标量和张量分量的CMB各向异性，允许这两种情况下被区分。这些信号的大小取决于隐藏扇区中的光自由度的数量，以及它从SM动力学地振荡的温度。我们考虑一个简单的模型，实现这种情况下，基于一个框架，在该框架中，SM和隐藏的部门最初是在热平衡通过希格斯门，并表明所产生的信号是兼容的与最近的普朗克结果，而大到足以在即将到来的实验，如CMBPol和CMB第四阶段检测。希格斯粒子在对撞机上不可见地衰变为隐藏的扇形态，可以为这个模型提供一个补充的探测。
2016-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic-ray Electron and Positron Excesses from Hidden Gaugino Dark Matter
我们研究了一个场景，一个隐藏的高吉诺暗物质衰变成标准模型粒子（和他们的超对称伙伴）通过动力学混合的高吉诺的U（1）B-L打破在一个规模接近大统一尺度。我们发现，隐藏的高吉诺衰变可以解释多余的宇宙射线电子和正电子观察到的PAMELA和费米。
2009-05-20 hep-ph
Hidden Photon Dark Matter in the Light of XENON1T and Stellar Cooling
XENON1T中的低能电子反冲光谱为潜在的新物理学提供了一个有趣的线索。与此同时，与标准模型的粒子含量相比，对水平分支恒星的观测更倾向于存在少量的额外冷却。在这篇文章中，我们认为，一个隐藏的光子与质量的$\sim 2.5$ keV和动力学混合的$\sim 10^{-15}$允许一个很好的适合这两个过剩。在这种情况下，在XENON1 T中检测到的信号是由于隐藏的光子暗物质粒子的吸收，而水平分支恒星的异常冷却则是由于恒星内部隐藏光子的共振产生。
2020-09-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
