Probing Non-Thermal Gravitinos Through Large-Scale Structure Observations
本文利用SDSS LRG大尺度结构数据探测非热产生引力微子暗物质，发现当中性微子衰变产生的引力微子占暗物质比例达到0.35（或0.1）时，可在95%置信水平下排除质量低于25（或11）GeV的bino型中性微子，且该约束基本不依赖引力微子质量。
2025-03-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutralino and gravitino dark matter with low reheating temperature
我们研究的情况下，再加热温度$T_R$膨胀后是如此之低，它是可比的，或低于，冻结出温度的普通WIMP。在这种情况下，暗物质残余物的丰度减少了，因此放松了来自宇宙不过度接近的要求的通常强约束的影响。我们首先重新检查在重新加热过程中冻结的动力学。接下来，我们应用贝叶斯方法来研究MSSM的参数空间与10个自由参数，CMSSM和NMSSM的singlino占主导地位的地区。在每一种情况下，我们发现戏剧性的偏离通常认为制度的高$T_R$，具有重要意义的直接检测暗物质搜索。在MSSM中，我们检查WIMP质量范围高达~5 TeV，并发现在整个质量范围内的比诺暗物质区域，和higgsino暗物质的质量在类似的范围内，但从标准的高$T_R$方案的~1 TeV值开始。我们表明，比诺检测的前景强烈依赖于$T_R$，而higgsino的大部分是未来的一吨探测器检测。在标准场景中被排除在外的wino，如果其质量大致超过3.5 TeV，并且可以检测到，则再次被允许。在CMSSM中，虽然探测前景仍然相似，但双星和重星的质量范围变得更加有限。在Next-to-MSSM中，当$T_R$足够低时，宇宙学上允许模型的参数空间具有大范围的单斜占优。我们还研究了直接和级联衰变的暴胀子的DM遗迹密度的贡献。最后，我们考虑引力子作为暗物质的情况。我们发现强大的界限overclosure和大爆炸核合成，并推导出下限的$T_R$依…
2014-10-03 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino Dark Matter and the Cosmic Lithium Abundances
本文分析了粒子物理标准模型的超对称扩展，假设引力子是最轻的超对称粒子，并在大爆炸核合成过程中次轻粒子衰变为引力子。特别强调的是他们的潜力，以解决“锂7问题”，一个明显的因素2-4过剩生产的锂7在标准大爆炸核合成（BBN），他们的生产宇宙学上重要的量的锂6，以及由此产生的引力子暗物质密度在这些模型。与先前的研究相比，该研究包括几项改进。本文对约束最小超对称标准模型中的重引力子进行了重新分析，而对规范介导超对称破缺情形中的轻引力子进行了首次研究。证实了NLSP态衰变为重引力子，在产生所有暗物质的同时，可能同时解决Li 7问题。对于NLSP衰变时间~ 1000秒，这种情况也导致宇宙学上重要的Li 6（可能还有Be 9）丰度。然而，由于这种情况需要大于1 TeV的能量，它们可能无法在LHC上测试。发现NLSP状态衰变为轻引力子可能导致Li 6（和Be 9）的显著丰度，而NLSP中性伴子衰变为轻引力子可能解决Li 7问题。尽管这两种情况都可以在大型强子对撞机上得到验证，但它们可能不会导致大部分暗物质的产生。一节的文件概述了颗粒的性质，需要显着减少锂7丰度，和/或提高锂6（可能是9）的丰度，由任意的遗物粒子的衰变。
2009-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Gravity Waves and Gravitino Dark Matter in $μ$-Hybrid Inflation
我们提出了一种新的超对称（更准确地说是$μ$ -）混合通货膨胀的局部U（1）或任何适当的扩展的最小超对称标准模型（MSSM）的基础上，也解决了$μ$问题。我们采用了一个合适的Kahler潜在的，有效地产生四次通货膨胀与非最小耦合重力。由于引力子大爆炸核合成（BBN）对再热温度（$T_r \lesssim 10^6$ GeV）的约束，并需要中性伴子LSP，张量标量比（$r$）有一个下限$r \gtrsim 0.004$。U（1）对称性破缺尺度介于$10^8$和$10^{12}$ GeV之间。我们还讨论了引力子暗物质的质量是几个GeV的情况。
2018-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Big-bang nucleosynthesis through bound-state effects with a long-lived slepton in the NMSSM
我们表明，李的问题可以解决的次最小超对称标准模型的次轻超对称粒子是非常长的寿命。这种长寿命的slepton在大爆炸核合成中引起奇异核反应，并通过束缚态形成破坏和产生$^7$ Li和$^6$ Li核。我们研究的情况下，最轻的超对称粒子是单类中性伴子和双类中性伴子，目前允许的区域中的参数空间，这是一致的观测暗物质和希格斯质量。
2014-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Quasi-stable neutralinos at the LHC
我们研究了具有小R宇称和轻子数违反耦合的标准模型的超对称扩展，这些耦合与原始核合成、热轻子生成和引力子暗物质是一致的。我们考虑超引力模型，其中引力子是最轻的超粒子，其次是一个类似比诺的次轻超粒子（NLSP）。扩展以前的工作，我们详细调查的灵敏度LHC实验的R-宇称破缺参数zeta各种胶子和夸克质量。我们执行模拟的信号和背景事件的通用检测器DELPHES，我们实现了有限的NLSP衰减长度。我们发现，在大型强子对撞机的胶子和夸克质量，zeta的值可以探测这是一个到两个数量级小于目前的上限从天体物理学和宇宙学。
2011-07-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Gravitino dark matter and baryon asymmetry from Q-ball decay in gauge mediation
我们研究了规范介导超对称性破缺中的Q球衰变。Q球主要衰变为核子，部分衰变为引力子，而它们在运动学上被禁止衰变为对宇宙有害的超粒子。这是通过Q球电荷来实现的，Q球电荷小到足以对于衰变不稳定，并且大到足以在运动学上被保护免受不想要的衰变通道。这样，我们就可以得到适当数量的重子不对称性和宇宙的暗物质，从而避开任何天体物理学和宇宙学的观测约束，比如大爆炸核合成，这在文献中还没有得到适当的处理。
2011-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Leptogenesis, Gravitino Dark Matter and Entropy Production
标准模型的许多扩展预测了超弱相互作用粒子，它们通常必须在大爆炸核合成（BBN）之前衰变。衰变中产生的熵可能有助于在引力子暗物质的情况下协调热瘦生和BBN，这通常是困难的，因为次轻超对称粒子（NLSP）的晚期衰变破坏了BBN的预测。我们研究了一般中性伴子NLSP的这种可能性。我们阐述的情况下，产生熵的粒子和强约束的一般属性。作为一个例子，我们认为从轴子多重态的saxion，并表明，同时使强CP问题的解决方案，它也可以产生适量的熵。
2011-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Phenomenological Aspects of Gauge Mediation with Sequestered Supersymmetry Breaking in light of Dark Matter Detection
在最近的一项工作中，提出了一个具有隔离超对称性破缺的规范介导模型。在这个模型中，引力子的质量是O（100）GeV，而不会引起中性流的味道变化问题。与传统的规范介导相反，引力伴子不是最轻的超对称粒子，中性伴子是暗物质的候选者。在本文中，我们调查的唯象方面，这个模型和讨论的可能性直接检测的暗物质。特别是，我们专注于轻中性伴子的情况下，发现光希格斯诺场景，如焦点是有趣的，考虑到最近的CDMS结果。
2010-03-16 astro-ph.CO hep-ph
Gravitino Dark Matter
引力子暗物质，连同热稀薄生成，意味着超粒子质量的上限。在R宇称破缺的情况下，原始核合成的约束自然得到满足，衰变的引力子导致高能宇宙射线的特征信号。来自引力子衰变的电子和正电子通量不能同时解释费米LAT最近测量的PAMELA正电子分数和电子+正电子通量。观测到的通量需要天体物理学来源。测得的反质子通量允许衰变的引力子对伽马射线谱有相当大的贡献，特别是能量低于300 GeV的谱线。
2009-11-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Unstable Gravitino Dark Matter and Neutrino Flux
引力子是一种很有希望的超对称暗物质候选者，它不需要精确的R-宇称守恒。事实上，即使有一些小的R宇称破缺，引力伴子的寿命也足够长，足以构成宇宙的暗物质，同时产生一个与原始核合成和热稀薄生成所需的高再加热温度相一致的宇宙学场景。本文在一个简单的双线性宇称破缺情形下，计算了由引力子直接衰变和规范玻色子碎裂产生的中微子流。我们的参数的选择是出于一个建议的解释异常河外伽玛射线光谱和引力子暗物质衰变的正电子分数。我们发现，产生的中微子流量是兼容的，目前的测量。我们还讨论了在目前和未来的实验中检测这些中微子的可能性，并得出结论，这是一个具有挑战性的任务。然而，如果被探测到，这种独特的信号可能会为引力子作为衰变的暗物质的说法提供重要的支持。
2009-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Hilltop Supernatural Inflation and Gravitino Problem
本文研究了山顶超自然暴胀模型的参数空间，并给出了在该模型中，即使同时考虑热产生机制和非热产生机制，也不存在引力子问题的区域。我们从大爆炸核合成的限制，使允许的再加热温度作为引力子质量的函数图。我们还绘制的约束时，引力子被假定为是稳定的，并发挥暗物质的作用。
2010-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitino Dark Matter and Flavor Symmetries
在没有R宇称的超对称理论中，引力子可以扮演一个衰变的暗物质候选者的角色，而不会有后期NLSP衰变影响大爆炸核合成的问题。在这项工作中，我们阐述了最近讨论的限制R-宇称违反耦合从衰变到反氘核，并讨论了两类味道对称性的影响：水平对称性，和最小的味道违反。在大多数参数空间中，反氘对R宇称破坏耦合的约束比低能重子数破坏过程的约束强。即使在味道对称性的情况下，我们发现强大的新的限制耦合涉及第三代领域，并讨论了LHC现象学的影响。对于TeV尺度的超伴子，我们发现允许的MFV参数空间是一个角点，其引力子质量小于O（10）GeV，并且具有小的$\tanβ$ .
2014-08-25 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Gravitino Decay and the Scale of Inflation using CMB spectral distortions
如果局域超对称性是粒子物理学标准模型的正确延伸，那么在暴胀之后，早期宇宙中的引力子应该是由热等离子体在再加热过程中的散射产生的。它们的丰度与再加热温度的大小直接相关。引力伴子的寿命是固定的，它是质量的函数，对于寿命比宇宙年龄在红移$z\simeq 2\times 10^{6}$（或大致为$6\times 10^6{\rm s}$）的引力伴子，衰变产物会产生宇宙微波背景的光谱失真。目前可用的COBE/FIRAS限制光谱失真，在某些情况下，已经具有竞争力的宇宙学约束从原始核合成的一些引力子衰变的情况。我们展示了如何灵敏度限制$μ$和$y$失真，可以达到与当前的技术将改善约束，并可能排除了一个显着的部分引力子质量和通货膨胀再加热温度的参数空间。
2016-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter from Late Invisible Decays to/of Gravitinos
在这项工作中，我们筛选出一个简单的超对称框架的后期不可见的衰变到/的引力子。我们研究了引力子是最轻超对称粒子和次轻超对称粒子的两种情况。次轻的超对称粒子衰变为两个暗物质候选者，由于引力抑制的相互作用，它的寿命很长。然而，由于不存在任何强子或电磁产物，它满足大爆炸核合成和宇宙微波背景所设定的严格边界。在看不见的衰变中产生的暗物质候选者中的一个或两个可以贡献暗辐射的量，并抑制星系功率谱和莱曼α森林数据所探测的尺度上的扰动。我们表明，这些约束条件是满足在大区域的参数空间，因此，后期不可见的衰变/引力子可以负责整个暗物质遗迹丰度。
2014-12-27 astro-ph.CO hep-ph
In Wino Veritas? Indirect Searches Shed Light on Neutralino Dark Matter
对伽马射线的间接探测约束（包括连续谱和谱线）已经对维诺暗物质设置了很强的约束。通过结合费米LAT和HESS的结果，我们表明：光非热温暗物质被强烈排除;热温暗物质是允许的，只有当银河系暗物质分布有一个显着的（>~0.4 kpc）的核心;和合理的NFW和Einasto分布的整个范围的温质量从100 GeV到3 TeV可以排除。轻的、非热的Wino暗物质的情况在具有衰减模量的场景中特别有趣，这些场景将宇宙重新加热到低温。通常，这种模型已经讨论了低再热温度，不远远高于几兆电子伏的BBN界限。我们表明，允许的维诺遗物密度的限制，推动这样的模型更高的再加热温度，因此更重的模量。即使对于一个由NFW剖面组成的扁平晕模型，其核心在1千秒差距内是恒定密度的，太阳附近的密度为0.3 GeV/cm ^3，对于150 GeV的Winos电流数据，再热温度也被限制在1.4 GeV以上。因此，对于维诺质量是引力子质量之下的一个环因子的模型，数据支持比引力子重一个数量级以上的模量。我们讨论了这个结果对超对称性状态的一些发人深省的影响。我们还评论了其他中性伴子暗物质的情况下，特别是混合双/希格西诺暗物质的情况。我们表明，在这种情况下，直接和间接搜索是互补的，并可能覆盖大部分的参数空间。
2013-07-16 astro-ph.CO hep-ph
The degenerate gravitino scenario
在这项工作中，我们探讨了“简并引力子”的情况下，引力子和最轻的MSSM粒子之间的质量差是远远小于引力子质量本身。在这种情况下，次轻对称粒子（NLSP）衰变中释放的能量减少。因此，宇宙学和天体物理学对引力子丰度的约束，以及对再加热温度的约束，变得比通常情况下更柔和。另一方面，这种小的质量分裂一般意味着NLSP的寿命要长得多。我们发现，在约束MSSM（CMSSM）中，对于中性伴子LSP或NLSP，在10^{-2} GeV量级的小分裂下，达到了与热稀薄发生相容的再加热温度。而对于Stau NLSP，即使对于几十GeV量级的分裂，也可以获得4 × 10^9 GeV的温度。这种“简并引力子”的情况提供了一个可能的出路引力子问题的热leptogenesis在超对称理论。
2010-04-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Long-lived higgsinos as probes of gravitino dark matter at the LHC
我们研究了LHC对具有轻希格斯玻色子、小R宇称破缺和引力子暗物质的超对称模型的敏感性。费米-LAT对伽马射线搜索中衰变的引力子暗物质的限制为类希格斯诺中性伴子NLSP衰变长度设定了一个下限，从而产生了位移顶点对撞机的签名。利用公开可用的信号、背景和探测器响应的模拟工具，我们发现质量在100-400 GeV、R宇称破缺在10^-8 ~ 10^-9之间的希格斯玻色子可以出现在积分亮度为10-30 fb^-1的8 TeV LHC数据中。我们证明，在信号的情况下，希格西诺质量可以通过重建的双μ子质量的边缘。
2013-03-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Heavy Gravitino and Split SUSY in the Light of BICEP2
高尺度超对称性（SUSY）与分裂光谱已成为越来越令人感兴趣的，鉴于目前的实验结果。弱标度以上的超对称性标度可能自然地与重的不稳定引力子相关联，其衰变构成了暗物质（DM）粒子。在微分裂的情况下，引力伴子大约在PeV尺度，最轻的TeV尺度的中性伴子是DM（的一个组成部分），引力伴子衰变产生的DM残余丰度不会过于接近宇宙，并且满足间接探测的约束条件，这就要求再加热温度低于10^9 - 10^{10} GeV。另一方面，BICEP 2的结果倾向于一个重暴胀子，其质量在10^{13} GeV左右，再加热温度在10^9 GeV或以上，并有一些一般性的假设。如果超对称性尺度更高，引力子质量超过PeV尺度，则可以缓解轻微的张力。有趣的是，在无标度超引力中，引力子可能非常重，大约为10^{13} GeV（暴胀子质量标度），而高吉诺在TeV标度下仍然可能很轻。
2014-07-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Three-body gravitino decays in the MSSM
我们提出了一个新的计算结果的两个和三体衰变的引力子，包括所有可能的费曼图。工作是在R-宇称守恒的最小超对称标准模型中进行的，假设引力子是不稳定的。计算了三体衰变过程Gravitino -> χ_1 XY的全宽，其中χ_1是最轻的中性伴子，扮演最轻的超对称粒子的角色，X，Y是标准模型粒子.为了计算振幅的平方，我们使用了FeynArts和FormCalc软件包，并进行了适当的扩展以适应自旋为3/2的引力子。我们的代码自动处理中间交换粒子，在他们的质量壳，使用窄宽度近似。这种方法大大简化了计算总引力子宽度的复杂性，并在数值上使其稳定。在超对称参数空间的各个点，我们比较完整的两体和三体的结果与过去使用的近似。此外，我们还讨论了完整的二体和三体引力子衰变宽度的相对大小。我们的结果是使用GravitinoPack包获得的，该包将很快公开提供，包括各种方便的功能。
2013-07-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Inflation, baryogenesis and gravitino dark matter at ultra low reheat temperatures
宇宙的再热温度很可能非常低，接近大爆炸核合成的尺度，即$T_{R}\sim 1-10$ MeV。在如此低的再热温度下，产生物质反物质不对称性和合成暗物质粒子是具有挑战性的问题，需要在标准模型物理学之外的框架内加以解决。在本文中，我们指出，一个成功的宇宙学可以自然地出现，如果R-宇称破坏的相互作用是重子超过反重子，同时他们可以解释的暗物质的寿命与正确的丰度负责。
2009-05-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
WIMP Dark Matter from Gravitino Decays and Leptogenesis
B-L对称性的自发破缺通过跷跷板机制自然地解释了观测到的小中微子质量。最近我们证明，如果引力子是最轻的超粒子（LSP），超对称理论中B-L破缺的宇宙学实现可以成功地产生早期热宇宙的初始条件，即熵、重子不对称性和暗物质。这意味着中微子和超粒子质量之间的关系。在这里，我们将我们的分析扩展到非常重的引力子的情况下，它的动机是暗示在大型强子对撞机的希格斯玻色子。我们发现，非热生产的“纯”wino或higgsino LSP，即弱相互作用的大质量粒子（WIMPs），在重引力子衰变可以解释观测到的暗物质的量，同时履行的约束所施加的原始核合成和leptogenesis范围内的LSP，引力子和中微子的质量。例如，质量为0.05 eV的最轻中微子需要质量低于900 GeV的希格西诺和至少10 TeV的引力子。
2012-07-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
SuperWIMP dark matter and 125 GeV Higgs boson in the minimal GMSB
最近，ATLAS和CMS实验都观测到了过量的事件，这可能是125 GeV希格斯玻色子存在的第一个证据。我们调查的CP-甚至希格斯玻色子与质量约125 GeV的最小规范介导的超对称性破缺（mGMSB）的背景下的影响。在mGMSB中，引力子是最轻的超粒子（LSP），因此是暗物质的候选者。我们考虑了所谓的superWIMP方案，其中的暗物质引力伴子是由次-LSP（NLSP）类双星中性伴子的衰变后，其冻结了非热产生。对于给定的$\tan β$和使者的数目，（$N_m$）固定，我们发现其余的mGMSB参数，超对称性破缺参数和信使标度，在同时实现观测到的暗物质丰度和125 GeV的希格斯玻色子质量的条件下是完全固定的，导致NLSP中性伴子质量在1.5 - 2 TeV左右，引力伴子质量在3 - 7 GeV左右，这取决于$\tan β$和$N_m$的值。NLSP的寿命被发现短于1秒，因此大爆炸核合成的成功仍然完好无损。非热产生的引力子表现为温暖的暗物质，其自由流尺度为$λ_{\rm FS} \simeq 0.1$ Mpc，其值对于宇宙中大尺度和亚星系尺度的功率谱观测都是合理的。
2012-05-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter Gravitinos and Baryons via Q-ball decay in the Gauge-Mediated MSSM
我们发现，晚Q球衰变在MSSM规范介导的超对称性破缺可以提供一个自然的非热NLSP的来源，随后衰变到引力子暗物质，而不违反核合成的限制。为了证明这一点，我们对规范介导的MSSM的d = 6（u^{c} d^{c} d ^{c}）^2平坦方向的阿弗莱克-丁重子生成中Q球的形成和衰变进行了全局分析。研究了一个平面方向的唯象势，得到了它的Q球衰减特性随参数的变化。相应的引力子质量必须考虑到暗物质，然后确定的情况下，Stau NLSP。衰变温度取决于Q球的电荷，这是由AD凝聚体的碎裂决定的。考虑不同的碎裂情景，并确定Q球衰变和NLSP湮灭的最终非热NLSP密度。特别注意建立从Q球衰变的NLSP成为均匀的和非相对论性的湮灭之前。暗物质所需的引力子质量自然与规范-中介模型中的理论引力子质量一致。
2012-11-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Affleck-Dine Baryogenesis, Condensate Fragmentation and Gravitino Dark Matter in Gauge-Mediation with a Large Messenger Mass
我们在GMSB模型中研究了Affleck-Dine重子发生的条件和引力子暗物质的起源。GMSB模型中的AD重子生成被中子星稳定性排除，除非Q球不稳定并且在核合成之前衰变。如果信使质量尺度大于凝聚体碎裂时的平向场Φ，则可以形成不稳定的Q球。我们提供了一个例子的基础上AD重子沿d = 6平坦方向的情况下，m_{3/2} \approx 2 GeV，预测重力子暗物质从Q球衰变。使用一个唯象的GMSB势模型的超对称性破裂项的φ依赖，我们数值求解φ的演变，并表明信使质量可以足够接近的平面方向的字段时，冷凝碎片。我们计算了相应的再热温度和重子电荷的凝聚碎片，并表明，该电荷是足够大的，以产生晚衰变的Q球，可以是引力子暗物质的起源。
2011-06-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
