暗物质现象学
Dark Matter Phenomenology
摘要:
我回顾最近的事态发展,直接和间接检测暗物质和新的候选人超越WIMP范式。
英文摘要:
I review recent developments in the direct and indirect detection of dark matter and new candidates beyond the WIMP paradigm.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Dark Matter Phenomenology
Jonathan L. Feng
我回顾最近的事态发展,直接和间接检测暗物质和新的候选人超越WIMP范式。
I review recent developments in the direct and indirect detection of dark matter and new candidates beyond the WIMP paradigm.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
继续探索
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。
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。
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。
Snowmass White Paper: Effective Field Theories for Dark Matter Phenomenology
对暗物质本质的探索继续推动着粒子物理学、天文学和宇宙学的许多实验和观测前沿。虽然到目前为止还没有明确的信号,但存在一个丰富的实验生态系统,在宇宙历史的不同时期,通过具有不同特征能量尺度的各种过程,为广泛的暗物质模型寻找信号。鉴于众多的候选人和搜索策略,有效场论一直是一个重要的工具参数化之间的可能相互作用的暗物质和标准模型探针,量化和改善模型无关的不确定性,并在存在大扰动校正的检测率的鲁棒估计。本白皮书总结了将暗物质理论与实验联系起来的广泛有效场论应用。
Phenomenology of dark matter-nucleon effective interactions
我比较了非相对论有效理论的单体暗物质核子相互作用,目前的暗物质直接探测实验和中微子望远镜观测,提出排除限制的耦合常数的理论。在直接探测实验的分析中,我专注于不同的暗物质-核子相互作用算子的干扰和在定向探测器上观察到的预测。解释中微子望远镜观测,我使用新的核响应函数最近通过原子核结构计算得出,并表明,氢不是最重要的元素,在排斥极限计算的大多数自旋相关的暗物质-核子相互作用算符
Phenomenology of dark matter indirect detection
本论文系统综述暗物质间接探测,重点研究亚GeV暗物质通过逆康普顿散射产生X射线以及原初黑洞蒸发产生的次级光子信号,并利用X射线观测数据对暗物质候选者给出严格约束。
Dark Matter phenomenology of intersecting D6-branes with a Stueckelberg portal
我们讨论了一个Stueckelberg门户网站连接标准模型和暗物质部门的可能性。负责这个入口的粒子是最轻的Z'玻色子,它引起了违反同位旋的相互作用。这一性质为直接探测和对撞机实验提供了丰富的唯象,可以约束这类模型的参数空间,并可以在未来进行检验。
The Phenomenology of Gravitino Dark Matter Scenarios in Supergravity Models
本文在超引力框架下综述了引力子暗物质的唯象。如果引力子是最轻的超对称粒子,那么它可以是暗物质,如果R宇称守恒,那么它是稳定的。根据下一个最轻的超对称粒子(NLSP)是什么,有几种不同的情况。我们讨论的限制和总结的neutralino,stau,停止和sneutrino NLSP的现象。
Co-annihilating Dark Matter: Effective Operator Analysis and Collider Phenomenology
本文研究了具有两个质量相近的暗扇形粒子$χ_1$和$χ_2$的暗物质模型。在这样的模型中,$χ_1$和$χ_2$的共湮灭可能是控制早期宇宙冻结期间DM遗迹密度的主导过程。在这种情况下,没有显着的贡献,直接和间接的检测信号,除非存在一个极端的简并在质量最轻的暗扇区粒子。因此,遗迹密度约束和对撞机搜索提供了关于这些模型的最相关的信息。我们考虑狄拉克费米子暗物质通过有效算符与标准模型粒子耦合。对于对撞机现象,其中有效场论可能是无效的,我们采用一个简单的Z'模型,以提供一个适当的UV完成。我们探讨了有趣的LHC信号,产生于暗物质的生产过程$pp \rightarrow \overline{χ_1} + χ_2 + \textrm{ jet}$,其次是衰变$χ_2 \rightarrow χ_1 + SM$。
Dark Matter phenomenology of GUT Inspired simplified models
我们讨论了暗物质现象学的一些方面,特别是与直接检测和对撞机搜索,模型中,一个费米子暗物质与SM费米子通过自旋1介质相互作用。相反,传统的简化模型,我们将考虑固定分配的耦合($Z^{'}$)调解员,根据理论上的动机嵌入。这允许在未来的实验设施中预测信号,这些实验设施可用于测试和可能区分不同的实现。
A status report on the phenomenology of black holes in loop quantum gravity: Evaporation, tunneling to white holes, dark matter and gravitational waves
对圈量子引力中黑洞的理解正变得越来越准确。这篇评论的重点是潜在的spinfoam结构的时空可能的实验或观测结果。它涉及与霍金蒸发相关的方面以及由于可能存在反弹而引起的方面。最后,考虑暗物质和引力波的后果。
Leptophilic dark matter from gauged lepton number: Phenomenology and gravitational wave signatures
新的规范对称性经常出现在超越标准模型的理论中。本文研究轻子数提升为规范对称性的模型。反常的消除需要引入额外的轻子,其中最轻的是自然的亲轻子暗物质候选者。我们对对撞机和暗物质现象学进行了全面的研究。此外,我们发现该模型在参数空间的大范围内存在一阶轻子数破缺相变。计算了相应的引力波信号,并评估了它在LISA和其他未来GW探测器上的可探测性。最后,我们评论暗物质,对撞机和引力波观测的互补性,并对未来对撞机的潜在影响。
ILC phenomenology in a TeV scale radiative seesaw model for neutrino mass, dark matter and baryon asymmetry
我们讨论了一个新的TeV尺度模型中的现象学,该模型将通过扩展的Higgs扇区和TeV尺度右手中微子的动力学同时解释宇宙中的中微子振荡、暗物质和重子不对称性。由于精确的$Z_2$对称性,在三圈水平上产生了微小的中微子质量,从而保证了暗物质候选者的稳定性。该模型提供了希格斯现象学中的各种判别性预测,这些预测可以在大型强子对撞机和国际线性对撞机上进行测试。
Phenomenology of Dark Matter from A4 Flavor Symmetry
我们研究了一个模型,其中暗物质是稳定的Z2宇称,结果从相同的非阿贝尔离散味对称性,占所观察到的中微子混合模式。在我们的A4例子中,标准模型被三个额外的希格斯二重态所扩展,Z2宇称作为电弱对称破缺后A4自发破缺的残余而出现。我们进行分析的参数空间的模型一致的电弱精度测试,对撞机搜索和微扰。我们确定的区域与所观察到的遗迹暗物质密度兼容,我们提出了直接和间接的暗物质搜索实验中的检测前景。
Dark Matter Phenomenology in 2HDMS
暗物质的组成仍然是一个未解之谜。几个超标准模型(BSM)物理学提供了合适的候选者。在这项研究中,我们考虑了两个希格斯双重模型与一个复杂的标量单线态(2 HDMS),并专注于暗物质现象的2 HDMS与复杂的标量单线态的暗物质的候选人。从现有的实验限制,从暗物质,味物理和对撞机搜索的参数空间进行了研究。在HL-LHC和未来的$e^+e^-$对撞机上发现这种2 HDMS的可能性已经被计算出来。
Phenomenology of Dark Matter annihilation into a long-lived intermediate state
我们提出了一个方案,暗物质(DM)湮灭到一个中间状态,旅行的距离$λ\equiv v/Γ$的数量级的星系尺度,然后衰变到标准模型(SM)粒子。长的寿命分散的SM粒子的生产区远离银河系中心,因此,放松约束的伽玛射线观测规范湮灭的情况下。我们利用这一设置来解释电子和正电子过剩最近观察到的PAMELA,ATIC和费米。虽然在通常的DM湮灭的解释似乎与伽马射线观测相冲突,我们表明,在提出的方案,PAMELA/ATIC/费米的结果是一致的伽马射线数据。从衰变方案的区别discsussed,我们评论的DM生产在LHC的前景。中间态的典型衰变长度$λ\gtrsim 10$ kpc可以从一个被$Λ\sim 10^{13}$ GeV尺度所抑制的六维算符得到,这个尺度大致是中微子质量的跷跷板尺度。
Phenomenology in supersymmetric neutrinophilic Higgs model with sneutrino dark matter
研究了具有大中微子Yukawa耦合的超对称亲中微子Higgs模型,其中中微子是Dirac粒子,最轻的右手中微子是作为暗物质候选者的最轻的超对称粒子.通过精确确定μ子衰变宽度和大汤川耦合的暗辐射约束,亲中性希格斯玻色子玻色子需要相当重。从大型强子对撞机的限制,亲中微子希格斯诺质量需要大于几百GeV或接近RH超中微子LSP质量。后一种情况是有趣的,因为μ子异常磁偶极矩可以解释一个相对较大的最轻的中微子质量,如果RH sneutrino混合进行适当的微调,以避免严格的轻子味违反约束。利用μ子反常磁偶极矩,在有利区用非对称RH超中微子暗物质解释了暗物质。在其他区域,RH微中微子可能是一种常见的WIMP暗物质。
Connecting CMB anisotropy and cold dark matter phenomenology via reheating
对暗物质性质的理解是粒子唯象学现象学最具挑战性的问题之一。在本文中,我们试图理解的现象学的暗物质在光的宇宙微波背景(CMB)各向异性非常了解的性质。为了将这两者联系起来,通货膨胀及其随后的演变(称为再加热阶段)起着重要作用。根据前面的分析,我们首先建立了一个一对一的对应关系的CMB功率谱和再加热温度假设微扰再加热的情况下。进一步通过引入一个可能的暗物质候选者和当前的暗物质丰度值,我们通过不同暴胀模型的暴胀功率谱来约束暗物质参数空间。
Off-Diagonal Dark-Matter Phenomenology: Exploring Enhanced Complementarity Relations in Non-Minimal Dark Sectors
在大多数多组分暗物质的情况下,两类过程一般有助于在能够探测暗区的性质的实验事件率。第一类由“对角”过程组成,只涉及单一种类的暗物质粒子--类似于单组分暗物质场景中出现的过程。相比之下,第二类由“非对角”过程组成,涉及不同种类的暗物质粒子。这些过程包括直接探测实验中的非弹性散射、对撞机中的非对称产生、暗物质共湮灭和某些类型的暗物质衰变。在典型的多分量情景中,对角过程的贡献超过非对角过程的贡献。不幸的是,这往往会掩盖那些对暗扇区的多分量性质最敏感的特征。在本文中,相比之下,我们指出,存在自然的,多分量的暗扇区的情况下,非对角线的贡献实际上占主导地位的对角线。这就产生了一个新的、增强的暗物质互补性的图像。在本文中,我们介绍了一种情况下,出现这种情况,并检查增强图片的暗物质互补性出现。
Disformal scalars as dark matter candidates: Branon phenomenology
标量粒子通过非形式耦合与标准模型场耦合出现在不同的理论中,例如大质量引力或膜世界模型。我们将回顾与这种粒子有关的主要现象学。独特的非正式签名可以在对撞机和天体物理观测中测量。非形式耦合的现象学相关性要求引入一组对称性,这可能确保这些新的自由度的稳定性。在这种情况下,它们构成了自然的暗物质候选者,因为它们通常质量很大,耦合很弱。我们将通过特别关注branon的例子来说明这些观点,因为这些问题在低张力的膜世界模型中自然出现,它们是第一次讨论的。
Theory and Phenomenology of Planckian Interacting Massive Particles as Dark Matter
普朗克相互作用暗物质(Planckian Interacting Dark Matter,PIDM)是暗物质的一个最小场景,假设只有与标准模型的引力相互作用,并且只有一个自由参数,PIDM质量。如果再加热温度足够高,在膨胀后的标准模型扇区的热等离子体中,通过引力散射可以成功地产生PIDM,PIDM的质量范围从TeV到GUT尺度。最小假设的一个大统一体规模PIDM质量可以在未来测试的原始张量标量比的测量。当大的原始张量模在大质量范围内与作为暗物质的QCD轴子处于紧张状态时,它将有利于PIDM作为WIMP的最小替代品。在这里,我们概括了以前研究的标量PIDM方案的费米子,矢量和张量PIDM方案的情况下,并表明,现象几乎是相同的,独立的自旋的PIDM。我们还考虑具体实现的PIDM的卡鲁扎克莱因激发的引力子在轨道紧化的弦论,以及在模型的单值膨胀和希格斯膨胀。最后讨论了通过非微扰衰变间接探测PIDM的可能性。
Dark Matter Phenomenology: Sterile Neutrino Portal and Gravitational Portal in Extra-Dimensions
基本相互作用标准模型(SM)是物理学中最精确的理论之一。例如,在SM的预言中,我们发现了电子的反常磁矩$a_e = 0.001159652181643(764)$。这一预测与实验结果的一致性超过了10位有效数字,是物理学物理学史上最准确的预测。然而,现在我们有几个证据表明,SM只能解释宇宙物质含量的$5 \%$。另一个$95 \%$是由所谓的暗能量和暗物质组成的。正如它们的名字所暗示的那样,宇宙能量/物质含量的这两个组成部分的性质仍然不清楚,这对粒子物理学家来说是最重要的挑战之一。在这篇论文中,我们集中研究了宇宙中这些神秘成分之一的现象学,即暗物质。虽然我们有许多证据证明它的存在,但这种新型物质尚未被发现。因此,能够解释暗物质特性的模型前景是巨大的。在目前的工作中,我们提出并研究了几个暗物质模型,并通过使用实验结果设置限制。
Classification of dark pion multiplets as dark matter candidates and collider phenomenology
新的限制扇区可以包含一组伪戈德斯通介子,它们在稳定性和相对质量方面表现出复杂的结构。稳定的暗物质可以作为暗物质的候选者,而它们与不稳定物质的相互作用决定了它们的遗迹丰度。整体结构,通过指定哪些通道是运动学禁止或没有,影响宇宙学,约束和对撞机现象。在本文中,我们提出了一个分类的这些赝戈德斯通介子结构。我们发现,结构可以分为三类,对应于强,抑制和基本上不存在的间接检测的限制。给出了几种基准模型的不稳定介子衰变长度和暗喷流性质的极限。
Dark matter and lepton flavour phenomenology in a singlet-doublet scotogenic model
我们研究暗生框架的暗物质现象学,通过一个相当说明性的模型扩展的标准模型的标量和费米子单线态和双线态。这样的设置在现象学上是有吸引力的,因为它提供了中微子质量的辐射产生,同时也包括冷暗物质的可行候选者。我们采用马尔可夫链蒙特卡罗算法来探索相关的参数空间,鉴于众多的限制来自希格斯质量,中微子部门,暗物质,轻子味违反过程。经过一般性的讨论的结果,我们专注于费米子暗物质的情况下,这仍然是相当发现的文献至今。我们讨论了相关的现象,并表明,在这种特殊的情况下,一个相当具体的质谱预计与费米子质量略高于1 TeV。本研究可作为未来对撞机研究之参考。
A 750 GeV Portal: LHC Phenomenology and Dark Matter Candidates
我们研究了通过扩展标准模型场的内容而得到的有效场论,其中包括两个单态:一个750 GeV的赝标量和一个稳定的费米子。会计对撞机生产胶子和光子融合发起,我们调查的理论是一致的LHC双光子过剩和边界运行1。我们分析了这些地区的暗物质现象,包括遗迹密度的限制,以及碰撞,直接和间接的界限。标量门户暗物质模型是非常接近的限制,从直接检测和单喷流的搜索,如果胶子融合占主导地位,而不是在所有其他限制。赝标量模型的挑战光子线限制和单喷流搜索在大多数的参数空间。
Dirac dark matter with a charged mediator: a comprehensive one-loop analysis of the direct detection phenomenology
我们分析了一个玩具模型的直接检测信号,该模型由一个狄拉克暗物质粒子通过标量介质耦合到一个标准模型费米子。在所有的情况下,暗物质粒子都是通过一个圈引起的电磁矩和电弱矩,以及通过希格斯玻色子的一个圈交换,从核子上散射出去的。此外,根据模型的细节,散射也可以通过标量介体的交换在树的水平上介导,或者通过胶子-胶子相互作用在一个回路上介导。我们表明,热产生的暗物质粒子,从LUX实验对这些方案的电流限制是非常强的,即使是暗物质耦合到轻子。我们还讨论了XENON 1 T和达尔文的未来前景,我们认为,多吨氙探测器将能够探测几乎整个参数空间的模型与热生产和微扰性一致。我们还简要讨论了我们的结果的银河系GeV过剩的暗物质解释的影响。
Phenomenology of a Light Cold Dark Matter Two-Singlet Model
我们研究的影响,唯象过程的两个单态扩展的标准模型,我们介绍了在以前的工作,以描述轻冷暗物质。我们研究了$Υ$和$B$介子的罕见衰变,特别是不可见的通道,并研究了希格斯粒子的衰变通道。指示了参数空间的优选区域以及被排除的其它区域。评论有关最近希格斯粒子的搜索和发现在LHC。
WIMP dark matter in gauge-mediated SUSY breaking models and its phenomenology
我们提出了一个扩展版本的规范介导的超对称性破缺模型,其中额外的$SU(2)_L$双峰和单重场的介绍。这些领域被假定为奇偶奇下的一个额外的物质奇偶性。在这个模型中,其中最轻的宇称奇粒子将是宇宙中的暗物质。本文讨论了暗物质的直接探测和该模型的对撞机特征
The simplest scoto-seesaw model: WIMP dark matter phenomenology and Higgs vacuum stability
在最简单的暗-跷跷板模型中,我们分析了电弱破缺、中微子和暗物质现象的一致性。通过将最小暗区添加到最简单的“缺失伙伴”I型跷跷板上,我们可以得到中微子振荡长度的物理图像:“大气”质量尺度来自树级跷跷板,而“太阳”尺度则由暗区介导的辐射诱导。我们确定的参数区域与理论的限制,以及暗物质遗迹丰度和直接检测搜索。利用双圈重整化群方程,我们探讨了真空的稳定性和暗宇称对称性的一致性。无中微子双β衰变振幅也有一个下限。
Phenomenology of wavelike vector dark matter nonminimally coupled to gravity
研究波动型矢量暗物质与引力非最小耦合的现象学,发现其引发的有效自相互作用会影响孤子结构、扰动增长及引力波速度,并据此严格限制了暗物质质量与耦合强度的参数范围。
Exotic Sterile Neutrinos and Pseudo-Goldstone Phenomenology
我们研究的现象学的光(GeV规模)无菌中微子部门和伪戈德斯通玻色子(而不是majoron)与全球对称性在这个部门,是在一个高的规模打破。这样的场景可以从考虑单重费米子从一个隐藏的部门耦合到活跃的中微子通过重右手跷跷板中微子,有效地产生了一个次级,低能量的跷跷板框架。这样的场景允许丰富的现象学与宇宙学,暗物质和直接搜索的可观察的影响,涉及新的无菌中微子暗物质生产机制,从伪戈德斯通介导的散射或衰变,对无菌中微子的BBN边界的修改,在直接搜索实验中抑制典型的无菌中微子衰变通道,中微子退耦后宇宙中额外的中微子群体的后期注入,以及BBN或CMB退耦时可测量的暗辐射。
Phenomenology of the dark matter sector in the 2HDM extended with complex scalar singlet
本研究以带复标量单态的两希格斯二重态模型(2HDMS)为对象,分析其暗物质唯象学,探究受多方面约束的参数空间,并讨论该模型在HL-LHC及未来高能$e^+e^-$对撞机上的发现潜力基准情景。
Dark Matter Phenomenology of SM and Enlarged Higgs Sectors Extended with Vector Like Leptons
我们将研究标准模型(SM)希格斯扇区及其2-双重扩展(称为双希格斯双重模型或2 HDM)是标准模型和费米子暗物质(DM)候选者之间相互作用的“门户”的情况。后者是类矢量轻子家族中最轻的稳定中性粒子。我们将提供一个广泛的概述这种情况下,结合纯粹来自DM现象学的约束,更一般的约束,如电弱精度测试(EWPT),以及与对撞机搜索。在新的费米子扇区与SM希格斯扇区相互作用的情况下,来自DM现象学的约束迫使新状态位于TeV尺度之上。在2 HDM的情况下,该要求被放宽。然而,来自电弱精密检验(EWPT)和重整化群方程(RGE)的强约束限制了甚低频对对撞机现象学的影响。
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。
Phenomenology of fermion dark matter as neutrino mass mediator with gauged B-L
我们分析了一个具有未破缺的B-L规范对称性的模型,其中中微子质量是在一个环上产生的,在整体U(1)对称性自发破缺之后。这些对称性确保了暗物质的稳定性和中微子的Dirac性。在此背景下,我们研究费米暗物质。所需的中微子质量和观测到的遗迹丰度之间的一致性表明,暗物质质量和耦合在直接探测实验的范围内。
Phenomenology of $U(1)_{L_μ- L_τ}$ charged dark matter at PAMELA/FERMI and colliders
最近关于$e^+/e^-$和$\bar{p}$宇宙线的数据表明,暗物质通过新的亲轻子相互作用湮灭为标准模型(SM)粒子。在本文中,我们考虑了一个标准模型的扩展与规范$U(1)_{L_μ- L_τ}$群,一个新的狄拉克费米子在这个U(1)作为一个暗物质充电。我们研究了μ子$(g-2)_μ$,冷暗物质的热遗迹密度,以及该模型的对撞机签名。在Tevatron或LHC上产生的$Z^{'}$可以很容易地达到$O(1)-O(10^3)$ fb的量级。
Dark matter and Higgs phenomenology predicted by left-right twin Higgs model in light of CDMS II results
左右孪生希格斯模型预言了一个光稳定的标量\hat{S},它是WIMP暗物质的候选者。我们研究了它与核子的散射,发现它的截面低于CDMS II的上限,但可以达到SuperCDMS的灵敏度。然后,我们研究了与暗物质在核子上的散射密切相关的衰变h -> \hat{S} \hat{S}。我们发现,这种不可见的衰变可以是相当大的,这可以严重抑制传统的衰变模式,如h->VV(V=W,Z)和h->b \bar{b}。另一方面,与SM预测相比,LHC通过胶子-胶子融合、弱玻色子融合或与顶夸克对结合产生希格斯玻色子玻色子的速率都显著降低,例如,胶子-胶子融合通道可被抑制约30%。
Phenomenology of Light Fermionic Asymmetric Dark Matter
非对称暗物质(ADM)是一种很有吸引力的可能性,它试图解释宇宙中重子与暗物质丰度之比。玻色子ADM受到旧中子星存在的限制,而费米子ADM需要额外的轻粒子才能在早期宇宙中湮灭其对称分量。我们重新审视了包含轻标量态的最小GeV尺度费米ADM模型的现象学。从宇宙学,暗物质直接探测,味物理和对撞机搜索目前对这种情况的限制进行了详细的研究。我们估计未来达到的模型参数空间从下一代暗物质直接探测实验,希格斯玻色子的性质测量和寻找轻标量在大型强子对撞机,以及希格斯不可见的分支比在拟议的ILC的测定。
Effects of New Heavy Fermions on Complex Scalar Dark Matter Phenomenology in Gauged Two Higgs Doublet Model
在规范双Higgs二重态模型(G2HDM)下研究了新的重费米子在复杂标量暗物质(DM)中的包含现象。我们发现,DM质量超过1 TeV,重夸克共湮灭到标准模型(SM)夸克和胶子占主导地位的热平均截面有关的遗迹丰富的复杂标量DM。我们证明了QCD索末菲修正以及QCD束缚态形成在确定DM遗迹中的影响是可以忽略的。我们表明,允许的参数空间是显着的约束,目前普朗克遗物密度数据以及XENON1T限制DM直接搜索适当。
Constraints on the dark Z model from the Higgs boson phenomenology
本文利用希格斯玻色子唯象学及HiggsBounds、HiggsSignals程序,结合LEP、Tevatron和LHC实验限制,研究了含隐藏U(1)规范对称性和暗Z玻色子的额外SU(2)希格斯二重态模型,推导了参数约束并讨论其对暗物质唯象学的影响。
Dark Matter density and the Higgs mass in LVS String Phenomenology
在IIB型弦论中得到非超对称真空的大体积方案通过Weyl反常和重整化群的运行,引出了一个有趣的现象。然而,对于质量低于500 TeV的引力子,存在宇宙学问题,由此产生的希格斯质量远低于124 GeV。这里我们讨论引力子质量为$\gtrsim$ 500 TeV的唯象学和宇宙学。我们发现,不仅宇宙学模量问题得到了缓解,暗物质密度得到了正确的值,而且Higgs质量也在122-125 GeV范围内。然而,超对称粒子的光谱太重,在LHC上无法观测到。
Phenomenology of ELDER Dark Matter
我们探讨了Elders退耦遗迹(ELDER)暗物质的现象学。ELDER是一种热遗迹,其目前的密度主要由其弹性散射标准模型(SM)粒子的横截面决定。假设这种散射是由动力学混合暗光子介导的,我们认为,ELDER方案使强大的预测电子反冲直接探测实验,以及暗光子搜索。这些预测与暗区内部相互作用的细节无关。与密切相关的强相互作用大质量粒子(SIMP)的情况下,ELDER预测提供了一个物理动机,明确的目标区域,这将是几乎完全访问的下一代搜索亚GeV的暗物质和暗光子。我们提供了有用的解析近似的各种数量的兴趣在ELDER的情况下,并讨论了两个简单的可重正化的玩具模型,其中包括所需的强大的数量变化之间的相互作用的ELDER,以及明确实现耦合到电子通过暗光子门户。
Scalar Representations in the Light of Electroweak Phase Transition and Cold Dark Matter Phenomenology
用惰性$SU(2)_L$标量偶对扩展标准模型的最小Higgs扇区,可以提供轻暗物质候选者,同时诱导强相变来解释重子生成。然而,没有对称性原因来阻止使用具有更高$SU(2)_L$表示的标量的扩展。通过对模型参数的随机扫描,我们发现在弱电物理约束、强一级弱电相变和可能存在亚TeV冷暗物质的情况下,高阶表示比惰性二重态更不受欢迎.这是通过计算一般微扰行为和影响电弱相变的更高的代表性相比,惰性的双重模型。明确的相变和冷暗物质现象的背景下,惰性三重态和四重态表示用于详细说明。
Implications of the 125 GeV Higgs boson for scalar dark matter and for the CMSSM phenomenology
我们研究的ATLAS和CMS提示的$125\pm 1$ GeV希格斯玻色子的单线态,单线态加双重非超对称暗物质模型的唯象意义,并为CMSSM的唯象。我们表明,在标量暗物质模型的真空稳定性约束的希格斯玻色子玻色子质量低于标准模型和125 GeV的希格斯玻色子玻色子是一致的模型是有效的大统一理论或普朗克尺度。我们进行了详细的研究,保持固定的希格斯玻色子质量$125\pm 1$ GeV的完整的CMSSM参数空间,并详细研究的冻结过程,这意味着观察到的量的暗物质。在施加所有的唯象约束,除了μ子$(g-2)_μ,$,我们表明,CMSSM参数空间被划分成不同的,但在一般情况下,重s粒子质谱分离的区域。施加$(g-2)_μ$约束在高超对称性尺度和实验测量之间引入了严重的紧张关系--只有斯莱普顿共湮灭区域在LHC中以潜在的可测试的s粒子质量生存下来。在后一种情况下,自旋无关的DM-核子散射截面被预测为低于可检测的极限在氙100,但可能是可测量的幅度在一般情况下的光暗物质与大bino-higgsino混合和不可观测的大标量质量。
Coloured coannihilations: Dark matter phenomenology meets non-relativistic EFTs
我们研究了一个简化模型的现象学,该模型以Majorana费米子作为暗物质候选者,通过色荷共湮灭伙伴与标准模型夸克相互作用。最近人们已经意识到,非微扰动力学,包括索末菲效应,束缚态的形成/解离和热校正,发挥重要作用,在coannihilation与有色介质。这就要求对热冻结进行仔细分析,并重新审视热遗迹的实验特征。我们采用了一个国家的最先进的计算的遗物密度,利用非相对论有效的理论框架和计算的有效湮灭率通过求解等离子体修改薛定谔方程。我们确定宇宙学的首选参数空间,并面对它与当前的实验限制和未来的前景暗物质检测。
Neutrino phenomenology and keV dark matter in 2HDM with $A_4$ symmetry
本文在具有 $A_4$ 等离散对称性的 2HDM 中提出最小扩展跷跷板方案,同时解释中微子混合、CP 破坏与 keV 惰性中微子暗物质丰度。
Dark Left-Right Gauge Model: SU(2)_R Phenomenology
在最近提出的粒子相互作用的左右暗规范模型中,左手费米子偶$(ν,e)_L$与右手费米子偶$(n,e)_R$之间通过标量偶联,而$ν_L$与$n_R$之间仅通过没有真空期望值的$ϕ_1^0$耦合.通常的R奇偶性,即$R = (-)^{3B+L+2j}$,可以为这个非超对称模型定义,使得$n$和$Φ_1$与$W_R^\pm$一起是奇数。因此,最轻的$n$是一个可行的暗物质候选者(scotino)。在这里,我们探讨与该模型的$SU(2)_R$规范群,这使得它出现在TeV的能量尺度的现象。讨论了$Z' \to 8$荷电轻子激发的可能性。
Phenomenology of Self-Interacting Dark Matter in a Matter-Dominated Universe
我们研究了自相互作用的暗物质(DM)在早期物质占主导地位的阶段。作为一个基准的情况下,我们考虑的DM由单线态标量粒子耦合到可见的标准模型(SM)部门通过希格斯门的模型。我们考虑的情况下,最初的DM丰度是由通常的热冻结或替代冻结机制,DM是从来没有在热平衡与SM部门。这是第一次,我们考虑到在确定DM丰度,让人想起强相互作用大质量粒子(SIMP)的情况下,隐藏的部门内的自相互作用的效果。在所有的情况下,DM的数密度可能会发生很大的变化相比,标准的辐射为主的情况下,具有重要的观测和实验的影响。
Robustness of dark energy phenomenology across different parameterizations
本文通过CPL、JBP、BA和EXP四种双参数参数化,证明最小与非最小耦合精质模型的可行性结论不依赖于暗能量参数化选择。
CMB constraints on dark matter phenomenology via reheating in minimal plateau inflation
我们考虑了一个特定的平台型暴胀模型中CMB对再加热和暗物质参数空间的约束。平台暴胀模型是目前最受欢迎的数据模型,可以很好地近似为$ϕ=0$周围的$V(ϕ)\propto ϕ^n$形式的势。这一事实使得在可行的宇宙学方案中用一般暴胀子状态方程研究再加热相成为可能。此外,在我们最近的工作[1]的基础上,我们推广了再加热与当前CMB数据和一般暴胀子状态参数方程的暗物质参数空间之间的联系。
D-Foam Phenomenology: Dark Energy, the Velocity of Light and a Possible D-Void
在时空泡沫的D膜模型中,存在对暗能量的贡献,其依赖于D膜速度和D粒子缺陷的密度。后者也可能使光子的速度与其能量呈线性关系,从而与天体物理学探测光速的普遍性建立了现象学联系。具体来说,宇宙学的暗能量密度测量在目前的时代可能与从附近活动星系核传播的高能光子的明显延迟。然而,“D-泡沫现象学”这个新兴领域可能会因D-粒子密度对宇宙学时代的依赖而变得复杂。红移z ~ 1处D粒子密度的降低--“D空隙”--将增加暗能量,同时抑制真空折射率,从而可能使活动星系核的测量结果与费米卫星测量到的从GRB 090510传播的高能光子相对较小的延迟相一致。
Dark Sector as Origin of Light Lepton Mass and Its Phenomenology
我们讨论了一个模型与暗部门,其中带电轻子和中微子的质量小,可以很自然地解释由暗部门的粒子介导的单圈效应。这些新粒子,包括暗物质候选者,也对带电轻子的反常磁偶极矩有贡献,用$(g-2)$表示。我们表明,我们的模型可以解释μ子$(g-2)$异常和在带电轻子违反轻子衰变的轻子味约束下观察到的中微子振荡。我们说明,标量暗物质的情况下,在大型强子对撞机的直接搜索是高度约束,而与费米暗物质允许考虑暗标量的顺序为100 GeV的质量。我们的方案可以通过精确测量的μ子汤川耦合以及直接生产的暗标量玻色子在未来的电子-正电子对撞机进行测试。
Dark Matter phenomenology : from simplified WIMP models to refined alternative solutions
现代物理学中最令人困惑的问题之一是确定宇宙中存在的非相对论物质成分的性质,其贡献了总能量预算的25 $\%$以上,称为暗物质。弱相互作用大质量粒子(WIMP)是最有动机的暗物质候选者之一。然而,鉴于非决定性的探测信号和强大的约束,从对撞机,直接和间接的探测实验,本文提出了限制的几个实现的WIMP范式的背景下,简化的暗物质模型。更详细的模型考虑扩展规范结构进行了进一步讨论,如涉及广义陈-西蒙斯耦合和一个特定的WIMP的情况下,最近观察到的味道异常相关的$R_{K^{(*)}}$观察到的动机建设。本论文的第二部分致力于讨论另一种暗物质热产生机制,其中强相互作用大质量粒子(SIMPs)范式的明确实现讨论的背景下,一个非阿贝尔隐藏的规范结构。在最后一部分中,通过“冻结”机制产生非热的暗物质成分的可能性进行了研究,并通过除了标准引力子之外,还通过重自旋2场介导暗物质密度产生的具体情况说明了宇宙后暴胀再加热阶段对这种结构的强烈影响。
A Real Triplet-Singlet Extended Standard Model: Dark Matter and Collider Phenomenology
我们研究了超荷零SU(2)三重态标量和规范单重态标量扩展的标准模型的对撞机和暗物质现象。特别是,我们研究的情况下,单重态和三重态都负责下一个单一的$\mathbb{Z}_2$对称性。我们发现,这样的扩展是能够产生所观察到的暗物质密度,同时也修改了对撞机现象,使三重态的质量下限小于最小的三重态标量扩展到标准模型。一个高的三重态质量与参数空间处于紧张状态,导致早期宇宙中新的电弱相变。因此,在这个扩展模型中允许的较低的三重态质量对于成功的电弱重子生成和早期宇宙相变产生引力波的前景特别重要。
Lepton Phenomenology of Stueckelberg Portal to Dark Sector
我们提出了一个扩展的标准模型(SM)与$U_{A'}(1)$规范不变的暗检测器连接到SM通过一个新的门户-Stueckelberg门户,产生的暗光子$A'$质量产生的框架通过Stueckelberg机制。这个门户打开通过有效的dim=5运营商从辅助Stueckelberg标量场$σ$的协变项提供风味的非对角重正耦合的$σ$和$A'$的SM费米子$ψ$。在暗光子质量的产生中,施图克尔伯格标量扮演着戈德斯通玻色子的角色。与传统的动力学混合入口相反,在我们的场景中,味对角$A'$ - $ψ$耦合与费米子电荷不成比例,并且通常是味非对角的。这些特征极大地改变了暗光子$A'$放松或避免一些先前建立的实验约束的现象。我们着重研究了所描述的Stueckelberg门在轻子扇区中的唯象,分析了暗扇区场$A'$对μ子反常磁矩$(g-2)_μ$、轻子味违反衰变$l_{i}\to l_{k}γ$和核中$μ-e$转换的贡献.我们从相应的可观测量的现有数据中获得模型参数的限制。
Neutrino phenomenology and stable dark matter with A4
我们提出了一个模型的基础上A4非阿贝尔离散对称性的预测五参数中微子质量矩阵,并提供了一个稳定的暗物质的候选人。我们发现了一个有趣的大气和反应器的角度之间的相关性,它预测θ_23 ~ π/4非常小的反应器的角度和偏离最大大气混合大θ_13。只有正常的中微子质谱是可能的,进入无中微子双β衰变率的有效质量被限制为|m_ee| > 4 × 10^{-4} eV。
Phenomenology of quintessino dark matter -- Production of NLSP particles
在五分之一作为暗物质粒子的模型中,暗物质和暗能量统一在一个超场中,其中五分之一的动力学驱动宇宙加速,而它的超伙伴五分之一构成宇宙的暗物质。这个方案预言了长寿命的$\tildeτ$作为下一个最轻的超对称粒子的存在。本文研究了探测高能宇宙中微子与地球物质相互作用产生的$\tildeτ$的可能性。通过详细的计算,我们发现在有效面积为$1 km^2$的探测器上,事件发生率为每年一个到几百个。本文的研究同样适用于引力子或轴子暗物质粒子模型。
Leptogenesis, Dark Matter and Higgs Phenomenology at TeV
我们提出了一个有趣的中微子质量模型,以实现在TeV尺度的leptogenesis和暗物质。引入实标量自然地实现右手中微子的马约拉纳质量。我们还包括一个新的希格斯双重态,有助于宇宙的暗物质。中微子质量来自于三重态希格斯标量的真空期望值。右手中微子不受中微子质量的限制,因此它们可以产生TeV量级的轻子生成,而不需要订阅共振轻子生成。在我们的模型中,所有新粒子都可以在即将到来的大型哈登对撞机或拟议中的未来国际线性对撞机上观察到。
LHC Phenomenology of Dark Matter with a Color-Octet Partner
暗物质粒子伴随着有色伙伴的有色暗扇区最近引起了理论和唯象学的兴趣。我们探讨的可能性,暗扇区由暗物质粒子和颜色八隅体的合作伙伴,其中与标准模型的相互作用是由一个有效的运营商涉及胶子。由此产生的相互作用类似于电和磁偶极矩的颜色类似物。虽然这类模型的许多唯象特征只依赖于SU(3)$_c$下伙伴的群表示,但我们指出,有趣的对撞机签名,如$R$ -强子,确实是由暗区和可见区之间的相互作用算符控制的.我们进行了一项研究,目前的限制和未来的LHC搜索,不同的可能信号之间的互补性突出和利用。
Flavor Phenomenology of Light Dark Vectors
本文研究轻暗矢量粒子与费米子的味破坏耦合,计算介子、重子和轻子两体衰变率,并利用重整化群方程约束味普适紫外场景,表明现有实验可探测高达 $10^{12}$ GeV 的紫外能标。
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