Electroweak Multiplets as Dark Matter candidates: A brief review
本文综述电弱多重态 WIMP 暗物质的理论与实验现状，首次系统计算标量和费米子 WIMP 的热质量并纳入非微扰效应，论证几百 TeV 质量的相容性及未来探测策略。
2024-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Are direct search experiments sensitive to all spin-independent WIMP candidates?
对自旋无关弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接搜索的一般分析假设自旋无关的WIMP与两个核子的耦合强度相同，\textit{i.e.}认为自旋无关的相互作用也是完全的同位旋无关的。虽然在一个完全依赖于同位旋的相互作用的情况下，自旋无关的WIMP核截面强烈淬火，领先的实验仍然足够敏感，设置限制1-2个数量级的严格比传统的。在依赖于同位旋的情况下，CDMS-II和ZEPLIN-I的极限之间的差异显著减小。在这里，一个模型独立的框架进行了讨论，并应用于获得当前的一般模型独立的限制。
2005-04-18 astro-ph hep-ph
Predicted rates for direct WIMP searches
讨论了直接探测暗物质的微分事件率，包括时间平均的和由于地球运动而调制的事件率。计算的重点是相对较轻的冷暗物质候选者（WIMP）和低能量转移。结果表明，对于某些WIMP质量的调制幅度可能改变符号。这种效应可以被利用来产生关于候选暗物质质量的信息。
2012-01-26 hep-ph
The Fraternal WIMP Miracle
我们确定和分析热暗物质候选人在异卵双胞胎希格斯模型及其推广。异卵双生暗物质的残余丰度是由孪生弱相互作用决定的，其尺度与标准模型的弱尺度紧密相连。因此，暗物质候选者受益于“兄弟般的WIMP奇迹”，再现了观测到的质量在50到150 GeV之间的暗物质暗物质丰度。然而，主要负责暗物质湮灭的耦合并不导致与可见部分的相互作用。直接探测率是通过费米子希格斯门相互作用来设定的，这同样受到自然性考虑的约束，但在参数上比导致暗物质湮灭的要弱。预测的直接检测截面接近于当前的LUX界限，并且为下一代直接检测实验提供了机会。
2016-02-01 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs with GUTs: Dark Matter Coannihilation with a Lighter Species
提出了一种新的超重暗物质热冻结机制。暗物质与较轻的不稳定物质共湮灭，导致湮灭率相对于标准WIMP呈指数级增强。这种情况使任何潜在的暗物质候选者都不稳定。为了与天体物理观测保持一致，我们的提议需要非常长的寿命状态，激发了与超重暗物质晚期衰变相关的惊人现象学，可能与大统一理论的尺度$M_\text{GUT} \sim 10^{16}$ GeV一样大。
2017-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Fitting formulae for photon spectra from WIMP annihilation
不同的暗物质（DM）候选者湮灭成标准模型（SM）粒子可以通过它们对地球上测量的伽马射线通量的贡献来检测。这种贡献的大小取决于特定的DM候选者，但是可以以模型无关的方式分析所产生的光子光谱的某些印记。在这项工作中，我们提供了在广泛的WIMP质量范围内由WIMP湮没到夸克、轻子和规范玻色子通道中产生的光子谱的拟合公式。
2010-12-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Predicted modulated differential rates for direct WIMP searches at low energy transfers
讨论了直接探测暗物质的微分事件率，包括时间平均的和由于地球运动而调制的事件率。计算的重点是相对较轻的冷暗物质候选者（WIMP）和低能量转移。结果表明，对于足够轻的WIMP，提取较大的核子截面是可能的。此外，对于某些WIMP质量，调制幅度可能会改变符号，这意味着在这种情况下，最大速率可能会比天真地预期的晚六个月。这种效应可以被利用，以产生信息的质量的暗物质候选人，如果和当观察事件率的调制建立。
2011-09-01 hep-ph
Direct detection of WIMPs
一般的弱相互作用大质量粒子（WIMP）是解释我们宇宙中冷暗物质的最有吸引力的候选者之一，因为它将以正确的丰度热产生，以解释观测到的暗物质密度。WIMP可以直接通过其与目标材料的弹性散射来搜索，并且目前正在进行或计划进行各种实验。在这些笔记中，我们概述了WIMP的直接检测率的理论计算以及不同的检测信号。我们讨论了各种成分（从粒子物理学和天体物理学），进入计算，并审查在粒子物理模型中直接检测WIMP的理论预测。
2010-02-09 astro-ph.CO hep-ph
Precise WIMP Dark Matter Abundance and Standard Model Thermodynamics
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的主要候选者。WIMP的暗物质丰度是由冻结机制决定的。一旦我们知道了WIMP粒子的质量和相互作用等性质，我们就可以预测暗物质的丰度。然而，在对WIMP暗物质丰度的估计中存在一些不确定性。在这项工作中，我们集中在标准模型热力学的影响。我们回顾了WIMP暗物质丰度的估计及其不确定性，由于状态方程（EOS）的标准模型。采用最新的早期宇宙标准模型的物态方程估计值，发现1-1000 GeV的暗物质丰度与传统的物态方程估计值相差近10%。
2020-08-05 astro-ph.CO hep-ph
Probing low-mass WIMP candidates of dark matter with tetrafluoroethane superheated liquid detectors
在直接探测实验中通过弱相互作用大质量粒子（WIMP）引起的核反冲探测暗物质的低质量（亚GeV-几GeV）弱相互作用大质量粒子（WIMP）候选者需要使用由低质量靶核和低阈值能量组成的探测器材料。本文探讨了过热液体探测器（SLD）与含氢液体，即正乙烷（C $_{2}$ H $_{2}$ F $_{4}$）（b. p.~ $-26.3^\circ\,$ C）作为探测低质量WIMP的靶材料。发现在大气压和$T\, \lesssim\, 35^\circ\,$ C γ射线不敏感温度下工作的$_{2}$ H $_{2}$ F $_{4}$ SLD中，由WIMP诱导的$^{12}$ C和$^{19}$ F反冲所产生的几keV能级的空泡核化的反冲能阈值有可能使几GeV质量范围内的WIMP在WIMP-核子自旋无关截面灵敏度水平（90% C. L.）下被探测。在WIMP质量低至$\sim$ 4 GeV，总暴露量为$\sim$ 1000时，优于$4.6\times 10^{-5}\,$ pb，前提是确定C $_{2}$ H $_{2}$ F $_{4}$中反冲核的气泡成核阈值的“热力学效率”$η_{\rm T}$为$\sim$ 50%或更高。kg.day对亚GeV WIMP质量的灵敏度通常要求探测器对WIMP诱导的$^1$ H反冲敏感，这又要求探测器在接近100%的温度$T\gtrsim 50^\cir…
2020-04-18 astro-ph.GA hep-ph
Direct Dark Matter Detection - A spin 3/2 WIMP candidate
我们考虑自旋为3/2的暗物质候选粒子，它具有类中微子标准模型强度相互作用。在马约拉纳的例子中，粒子可以解释所有质量在70-160 GeV之间的暗物质，这取决于希格斯耦合的强度。核子上的基本自旋相关截面经计算为1.7 x 10^-2 pb，与质量或任何其他参数无关。狄拉克的情况被排除在非常大的相干截面。在核水平上的振幅是纯粹的等矢量形式。我们对当前直接探测实验中感兴趣的各种核目标的微分和总散射率进行了详细的预测。对于重目标的年度调制幅度预计是负的，这可能有助于确定质量的弱相互作用，如果和当数据变得可用。
2012-11-14 hep-ph
WIMP Dark Matter in Composite Higgs Models and the Dilaton Portal
我们研究在什么条件下标量粒子是一个可行的WIMP暗物质候选人与希格斯和玻色子相互作用。该理论是一个复合的希格斯模型与顶部的部分复合性，希格斯和暗物质候选人都出现在一个新的物理部门的陪集SO（6）/SO（5）的伪戈德斯通玻色子。我们强调的作用，直接和间接的搜索中的搜索。我们发现，一个暗物质粒子的质量约为200-400 GeV和一个相对较轻的粒子是一个公平的预测模型。
2016-02-17 hep-ph
Direct detection of WIMPs : Implications of a self-consistent truncated isothermal model of the Milky Way's dark matter halo
在基于无碰撞暗物质相空间分布函数“King模型”的银河系有限尺寸暗晕自洽截断等温模型的背景下，研究了直接探测暗物质的弱相互作用大质量粒子（WIMP）候选者的问题.我们的晕模型考虑到了由于观测到的可见物质的引力影响，以自洽的方式对晕的相空间结构进行了修改。晕模型的参数是通过拟合最近确定的银河系的圆形旋转曲线来确定的，该曲线延伸到$\sim$ 60 kpc。与通常用于分析WIMP直接探测实验结果的标准Halo模型（SHM）不同，在我们的模型中WIMP的速度分布是非麦克斯韦的，在最大速度处具有自洽的截止值。对于我们的晕圈模型，它提供了旋转曲线数据的最佳拟合，90% C.L.例如，根据CDMS-II实验的最新结果，在WIMP质量为$\sim$ 71 GeV时，WIMP-核子自旋无关截面的上限是$\sim 5.3\times10^{-8}\pb$。我们还发现，使用原来的2箱年度调制幅度数据的DAMA实验，存在一个范围内的小WIMP群众，通常为$\sim$ 2 - 16 GeV，在其中DAMA合作的声称年度调制信号据称是由于WIMP是兼容的空结果的其他实验。这些结果加强了低质量（$\lsim 10\gev$）WIMP作为暗物质候选者的可能性，正如在SHM背景下进行的几项早期研究所表明的那样。更严格的分析，使用DAMA箱在较小的间隔应该能够更好地约束“DAMA区域”在我们的模型的上下文中的WIM…
2010-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Candidates: What Cold, ..and What's Not
在这篇关于寻找暗物质的最新理论进展的简要回顾中，我描述了以下内容：为什么重子现在被排除在暗物质候选者之外; MSSM和NMSSM中的SUSY WIMPS和签名为什么声称的间接签名可能与WIMP无关，为什么轴子可能是新的兴趣，WIMP探测如何告诉我们关于星系晕的信息，以及理论家如何准备避免下一代实验的限制。
2007-02-05 astro-ph hep-ph
E-Wimps
极弱相互作用大质量粒子（E-WIMP）是宇宙中冷暗物质的有趣候选者。我们回顾了两个动机良好的E-WIMP，轴子和引力子，并指出它们的宇宙学和现象学的相似性和差异，后者可能允许在LHC搜索超对称性时区分它们。
2005-10-31 hep-ph
WIMPflation
我们提出了一类模型，其中一个稳定的暴胀子产生的早期宇宙中的热遗迹，并构成了暗物质。我们表明，暴胀子湮灭可以有效地重新加热宇宙，并确定几个例子的暴胀潜力，可以容纳所有的宇宙微波背景观测和暴胀暗物质候选人具有弱标度质量。作为一个简单的例子，我们考虑通过希格斯门相互作用发生的湮灭，从而为未来的直接探测实验带来令人鼓舞的前景。
2018-07-09 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs during Reheating
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。在标准的情景中，冻结发生在暴胀再加热结束之后很久，他们与严格的实验约束相矛盾。在这里，我们调查的热冻结出的WIMP发生{ \it期间}再加热，而暴胀$ϕ$相干振荡在一个通用的潜力$\propto ϕ^n$。根据$n$的值和暴胀子衰变产物的自旋，辐射和暴胀子能量密度的演化可以表现出不同的特征，因此对WIMP的冻结行为有相当大的影响。由于再加热过程中熵的注入，扩大了与观测到的DM遗迹丰度相适应的参数空间。特别是，WIMP的热平均湮灭截面可以是几个幅度低于在标准情况下。最后，我们讨论了目前的暗物质间接探测实验的界限，并探讨了未来的挑战和机遇。
2022-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Planck-scale effects on WIMP dark matter
有一个广为人知的猜想，即引力效应违反了整体对称性。研究了普朗克尺度物理引起的高维算符的整体对称性破坏对WIMP暗物质性质的影响。使用一个有效的描述，我们表明，WIMP暗物质候选人的寿命可以满足宇宙学的界限，在合理的假设下，关于5维运营商的强度。另一方面，由于新的衰变通道，间接WIMP暗物质探测信号显著增强。
2013-12-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Direct detection rate of heavy Higgsino-like and Wino-like dark matter
一大类可行的暗物质模型包含一个WIMP候选者，它是一个新的电弱多重态的组成部分，其质量$M$比电弱尺度$m_W$大。一个通用的振幅级取消在这样的模型产生严重的抑制的截面的WIMP-核子散射，重要的是要评估正式subleading效应的影响。计算了电弱偶极（类希格斯诺）暗物质候选者的$m_W/M$阶对重WIMP极限的幂修正，并对自由核子截面的核修正的现代模型进行了评价。对纯Higgsino极限的修正由一个通过重WIMP展开一阶的单参数决定。目前和预计的实验界限这个参数进行了研究。在纯希格斯诺极限的直接检测信号仍然低于中微子背景的WIMP在TeV的质量范围。核修正也适用于重Wino的情况下，完成调查的组合subleading微扰QCD，$1/M$功率修正，和核修改的影响。
2020-03-17 astro-ph.CO hep-ph
Fingerprint matching of beyond-WIMP dark matter: neural network approach
银河系尺度的结构是特别感兴趣的，因为它提供了重要的线索，暗物质的属性和它的观测正在改善。弱相互作用大质量粒子（WIMP）在星系尺度上表现为冷暗物质，而超WIMP候选者抑制星系尺度结构的形成。线性物质功率谱中的抑制通常由单一参数表征，即热暖暗物质质量。另一方面，抑制的形式取决于潜在的机制。有必要引入多个参数以覆盖广泛的beyond-WIMP模型。一旦引入多个参数，从一方到另一方共享结果就变得更加困难。在这项工作中，我们建议采用神经网络技术，以促进双方之间的沟通。为了演示如何以一种具体的方式工作，我们考虑一个简化的模型，轻弱相互作用的大质量粒子。
2019-06-21 astro-ph.CO hep-ph
The moment of truth for WIMP Dark Matter
我们知道暗物质占宇宙中所有物质的85%，但我们不知道它是由什么组成的。在众多被提出的暗物质候选者中，WIMP（弱相互作用大质量粒子）占据了一个特殊的位置，因为它们是粒子物理学标准模型的合理扩展。随着欧洲核子研究中心大型强子对撞机的出现，以及新一代的天体粒子实验，WIMP的关键时刻已经到来：要么我们将在未来五到十年内发现它们，要么我们将见证WIMP范式的不可避免的衰落。
2010-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
WIMPless Dark Matter: Models and Signatures
我们考虑无WIMP的暗物质的实验特征。我们专注于模型中的WIMP无暗物质候选人是马约拉纳费米子，和暗物质散射主要是自旋相关的。这些模型可以通过IceCube/DeepCore进行探测，它可以通过大约5年的数据找到$3σ$证据。
2010-12-01 hep-ph
Enhanced One-Loop Corrections to WIMP Annihilation and their Thermal Relic Density in the Coannihilation Region
我们考虑了由于初始态中光玻色子交换引起的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）共湮灭过程的量子修正（“索末菲修正”）。我们在单循环水平上工作，即我们假设这些校正可以微扰地处理。如果至少有一个质量接近最轻的WIMP的新粒子，这是一个暗物质候选者，那么共湮灭是很重要的。在这种情况下，初始状态下（相对较轻的）玻色子的交换可以改变湮灭粒子的身份。我们感兴趣的修正因式分解，在WIMP自湮没的情况下，前面处理，但它们可以混合不同的树级振幅。此外，即使外部粒子和环中粒子之间的质量分裂很小，也会显著改变相关的环功能。我们发现这些功能的精确解析表达式，并说明考虑的情况下，作为例子的wino或希格西诺类中性伴子的效果。
2013-03-15 astro-ph.CO hep-ph
WIMP and Axion Dark Matter
宇宙学家们几乎一致认为宇宙中的大部分物质都是暗物质，并且有充分的理由相信这些暗物质中的大部分都是非重子物质。这种暗物质的两个主要候选者是轴子和弱相互作用大质量粒子（WIMP），例如标准模型超对称扩展中的中性伴子。我讨论了这两个暗物质候选人的论点，并审查这些暗物质粒子的发现技术。
1997-10-24 astro-ph hep-ph
WIMP dark matter in bulk viscous non-standard cosmologies
本研究将含体粘滞场$\phi$的新型非标准宇宙学用于WIMP暗物质参数空间研究，发现了不同于经典图景的新搜寻区域，特定参数下可复现现有暗物质遗迹密度。
2024-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter collisions with the Human Body
我们研究了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）与人体内原子核的相互作用。我们的动机是，WIMP是宇宙中暗物质的绝佳候选者。我们的估计使用70公斤的人和各种WIMP质量和横截面。在身体中的各个元素的贡献，它被发现，占主导地位的贡献是从散射的氧（氢）核的自旋无关（自旋相关）的相互作用。对于60 GeV的WIMP的情况下，我们发现，数十亿的WIMP通过人体每秒，大约10个WIMP击中一个原子核在人体中的平均一年，如果散射是在最大的WIMP相互作用与当前的界限一致。我们还研究了具有更大横截面的10-20 GeV WIMP，这些横截面最适合DAMA，COGENT和CRESST数据集，并发现了更高的速率：在这种情况下，平均每年有多达$10^5$ WIMP击中人体细胞核，相当于几乎每分钟一个。虽然WIMP相互作用是人体辐射的一个来源，但与其他自然来源（包括氡和宇宙射线）相比，每年的辐射量可以忽略不计，而且WIMP碰撞对人类无害。
2012-04-11 astro-ph.CO hep-ph
Reconstructing the Velocity Distribution of WIMPs from Direct Dark Matter Detection Data
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的主要候选者之一。目前，最有前途的方法来检测许多不同的WIMP候选人是直接检测的反冲能量沉积在一个低背景的实验室探测器由于弹性WIMP核散射。到目前为止，通常的方法是根据星系晕的一些模型来预测直接探测到WIMP的事件率。我们工作的目的是逆转这一过程。也就是说，我们研究未来的直接探测实验可以教我们关于WIMP晕。作为第一步，我们考虑的时间平均反冲光谱，假设没有方向信息存在。我们开发了一种方法来构建（时间平均）的一维速度分布函数从这个频谱。该函数的矩，如WIMP的平均速度和速度色散，也可以直接从反冲谱中获得。除了测量的反冲光谱之外，唯一需要的输入是WIMP的质量;不需要关于散射截面或WIMP密度的信息。
2007-06-01 astro-ph hep-ph
Regenerating WIMPs in the light of direct and indirect detection
除了普通的冻结理论外，还有几种方法可以解释暗物质遗迹的密度。例如，冻结机制可以构成一种替代方案，用于为暗物质候选者生成正确的遗迹密度，这些候选者的预测冻结丰度由于大的全湮灭截面而过低。在这里，我们表明，虽然这样的机制可以解释为什么一个暗物质候选人有正确的遗迹密度，一些候选人可能仍然被排除在外，因为他们会导致一个大的伽玛射线通量在矮球状星系或大的弹性散射率在直接检测实验。为了研究这种情况下，我们研究中性伴子暗物质在MSSM。然而，我们的结论可以推广到其他类型的湮灭DM候选人与低遗物密度的冻结出的情况下，但有他们的遗物密度产生的一些其他机制。
2012-04-17 hep-ph
Direct Detection of Dark Matter Rates for Various Wimps
事件率的直接检测的暗物质的候选人，这是一个卡鲁扎-克莱因规范玻色子，评估了一些核目标。采用真实的形状因子以及自旋ME和响应函数。
2007-01-23 hep-ph
Dark Matter 2014
本文对2014年底暗物质的实验搜索状况进行了概述。主要重点是使用基于地下的低背景探测器直接搜索弱相互作用大质量粒子（WIMP），特别是2014年发表的新结果。WIMP是优秀的暗物质候选者，被粒子物理学的标准模型之外的许多理论预测，并且预计通过自旋无关（标量）或自旋相关（轴矢量）耦合与目标核相互作用。非WIMP暗物质的候选者，特别是轴子和类轴子粒子也简要讨论。
2015-01-06 astro-ph.CO hep-ph physics.ins-det
Higgs Dark Matter in UEDs: A Good WIMP with Bad Detection Prospects
我们研究的第一个卡鲁扎-克莱因激发的希格斯玻色子在普遍额外的维度作为一个暗物质的候选人。在非极小模型中，边界定域项修正了质量谱，第一级希格斯玻色子可能是最轻的卡鲁扎-克莱因粒子，由于卡鲁扎-克莱因宇称守恒，它是稳定的。我们计算了遗迹丰度，发现它与观测到的暗物质密度一致，如果第一级希格斯玻色子的质量略高于2 TeV，不考虑共湮灭，并假设没有相对质量分裂之间的第一级卡鲁扎-克莱因模式。在共湮灭和非零质量分裂的情况下，一级希格斯玻色子的质量可以从1 TeV到4 TeV。我们还研究了在直接和间接探测实验中探测这种暗物质候选者的前景。虽然一级希格斯玻色子玻色子是一种典型的弱相互作用大质量粒子，但在任何常规实验中观测都是非常具有挑战性的。
2012-08-14 astro-ph.CO hep-ph
Complementarity of WIMP Sensitivity with direct SUSY, Monojet and Dark Matter Searches in the MSSM
这封信提出了新的结果的综合灵敏度的大型强子对撞机和地下暗物质的搜索实验，以最轻的中性伴子作为WIMP候选人的最小超对称扩展的标准模型。我们发现，单喷流搜索显着扩大的灵敏度，中性伴子质量的情况下，标量夸克几乎简并与它的质量。包括最新的约束的LUX实验上的中性伴子-核子自旋无关散射截面进一步扩大这种灵敏度，突出了jets/ $\ell$ s+的显著互补性在大型强子对撞机和暗物质的MET和单喷流探索新的物理模型与暗物质候选人。我们的研究的定性结果仍然有效后，会计理论的不确定性。
2013-11-29 hep-ph
Detection Prospects for Majorana Fermion WIMPless Dark Matter
我们考虑速度依赖和速度无关的贡献自旋相关（SD）和自旋无关（SI）的核散射（包括一个循环的修正）的WIMP无暗物质，在这种情况下，暗物质候选人是马约拉纳费米子。我们发现，自旋无关的散射只产生于混合的异国情调的squarks，或从速度依赖的条款。然而（与MSSM中性伴子WIMP的情况相反），我们发现了一类不能通过SI散射检测到的模型，但可以通过SD散射在IceCube/DeepCore检测到。我们研究了大范围的马约拉纳费米子WIMP无模型参数的SI和SD检测策略的检测前景。
2011-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Non-Thermal Production of WIMPs and the Sub-Galactic Structure of the Universe
越来越多的证据表明，传统的冷暗物质（CDM）模型导致观测和数值模拟之间的冲突暗物质晕在亚星系尺度。Spergel和Steinhardt表明，如果CDM是强烈的自我互动，那么冲突就会消失。然而，强自相互作用的假设将排除CDM的有利候选者，即弱相互作用大质量粒子（WIMP），如中性伴子。在本文中，我们提出了一种机制，非热生产的WIMP和研究其影响的功率谱。我们发现，非零速度的WIMP抑制功率谱在小尺度上相比，它在传统的CDM模型。我们的研究结果表明，在这种情况下，WIMP作为暗物质的候选人可以很好地工作在大尺度和亚星系尺度。
2000-12-01 astro-ph hep-ph
Detection of WIMP-like dark matter in some extensions of the Standard Model
最受欢迎的暗物质候选者之一是弱相互作用大质量粒子（WIMP），即具有质量和耦合的粒子大致落在电弱尺度内。除了提供一种解释暗物质的自然机制外，WIMP还为我们提供了一种希望，即可以通过它们的非引力相互作用来检测它们。在这种可能性下，我们肯定会更接近确定暗物质的真实性质的目标。在介绍了一些形式主义和理论元素后，我们研究了WIMP型暗物质的现象学，无论是在模型无关的方式，以及在特定的模型框架，重点是在运行或即将到来的直接和间接检测实验的检测前景。
2011-06-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
WIMP/FIMP dark matter and primordial black holes with memory burden effect
Tokai University（东海大学）
研究通过记忆负担效应延长原初黑洞寿命，探讨WIMP/FIMP作为暗物质候选者的可行性，提出DM粒子不热化条件及总暗物质丰度计算方法。
2026-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Halo-independent analysis of direct detection data for light WIMPs
我们对“轻WIMP”（即质量接近或低于10 GeV/c^2的弱相互作用大质量粒子）的直接探测数据进行了与晕无关的分析。我们包括硅CDMS探测器（边界和过剩事件），最新的CoGeNT验收，和最近的测量低钠淬火因子碘化钠晶体的新结果。我们重点研究了具有自旋无关的同位旋守恒和同位旋破坏的轻WIMP与核子的相互作用。对于这些暗物质候选者，我们发现，一个低的淬火因子将使DAMA调制与一个合理的逃逸速度的暗物质晕不兼容，并在两个同位旋守恒和同位旋破坏的情况下，实验数据之间的紧张局势收紧。我们还发现，一个新的，虽然温和的紧张局势之间出现CoGeNT和DAMA的年度调制一侧和硅过剩事件的其他方面，在这似乎很难解释它们作为调制和未调制方面的相同的WIMP暗物质信号。
2013-09-26 astro-ph.CO hep-ph
From WIMPs to FIMPs with Low Reheating Temperatures
本文研究低再加热温度下WIMP和FIMP暗物质产生机制，发现再加热细节显著影响暗物质产额，并指出在单态标量模型中FIMP机制区域已受直接探测实验约束。
2023-09-04 hep-ph
WIMP miracle of the second kind
我们研究暗物质生产的情况下，一个规模不变的隐藏部门通过希格斯门$λΦ^\daggerΦs^2$与标准模型的自由度相互作用。如果隐藏扇区与SM的耦合非常弱，但在其自身的粒子种类内表现出强相互作用，则隐藏扇区中发生的暗冻结可能会导致暗物质丰度增加。由于尺度不变性，在隐藏的扇区中的自由参数的确定和暗物质候选人表现出“第二类WIMP奇迹”。演示的预测能力的尺度不变性，我们进行了彻底的分析暗物质生产在几个基准的情况下，隐藏的部门包含标量，费米子（无菌中微子），或矢量暗物质，并讨论这些情况下的观测后果。
2017-06-20 astro-ph.CO hep-ph
Determining the WIMP Mass from Direct Dark Matter Detection Data
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的主要候选者之一。到目前为止，我们只能用直接的暗物质探测来估计晕WIMP的质量，方法是将预测的反冲光谱与未来的实验数据相拟合。在这里，我们开发了一个模型无关的方法，通过直接使用实验数据来确定WIMP质量。该方法不依赖于近地WIMP密度和WIMP-核截面，可用于提取O（50）事件的WIMP质量信息。
2007-10-26 astro-ph hep-ph
Probing Miracle-less WIMP Dark Matter via Gravitational Waves Spectral Shapes
我们提出了一种新型的弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质（DM）候选物探测器，其质量范围较宽，无法满足正确的热遗迹丰度所需的湮没率，称为\textit{Miracle-less WIMP}。如果DM相互作用是由阿贝尔规范玻色子（如B-L）介导的，那么它的湮灭率通常会小于WIMP的球场，从而导致超生产。热过剩产生的遗物被带到观察范围内，通过后期的熵稀释从三个右手中微子（RHN）目前保持模型异常自由和产生轻中微子质量之一。这种后期的熵注入导致了宇宙弦产生的引力波（GW）的特殊谱形，而这种谱形是B-L对称性破缺的结果。我们发现有趣的DM质量和GW频谱的转折频率之间的相关性，后者在未来的实验范围内。另外两个RHN在通过轻生作用产生轻中微子质量和宇宙的重子不对称性方面起着重要作用。成功的leptogenesis与奇迹少WIMP一起限制的转折频率位于不久的将来GW实验的灵敏度范围内。
2022-07-28 astro-ph.CO hep-ph
A two-component vector WIMP -- fermion FIMP dark matter model with an extended seesaw mechanism
我们考虑标准模型的一个扩展，它解释了中微子的质量，并具有丰富的暗物质现象学。该模型有两个暗物质候选者，一个矢量WIMP和费米子FIMP，其残余密度之和与总暗物质丰度相匹配。我们广泛地研究了暗物质的产生机制及其与中微子部门的联系，以及目前和未来实验的各种限制。模型中的额外标量场可能在早期宇宙中引起一级相变。我们研究了与一级相变有关的随机引力波的产生。我们表明，相变可以是强的，因此该模型可能满足一个成功的电弱重子生成的必要条件之一。本文还讨论了与相变有关的引力波的可探测性.
2022-12-28 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter EFT, the Third -- Neutrino WIMPs
只与第三代费米子耦合的不育中微子是有吸引力的暗物质候选者。在EFT方法中，我们证明了他们可以生成所观察到的遗物密度，而不违反直接和间接检测的约束。这样的EFT代表了规范的第三代$B-L$模型，以及第三代标量或矢量轻夸克。LHC测量自然区分不同的基础模型。
2020-12-17 hep-ph
$Z'$ Mediated WIMPs: Dead, Dying, or Soon to be Detected?
虽然弱相互作用大质量粒子（WIMP）长期以来一直是我们宇宙中暗物质研究最多、理论上最有吸引力的候选者之一，但在直接探测和对撞机实验中缺乏对它们的探测已经开始抑制人们对这种范式的热情。在这项研究中，我们着手评估的状态WIMP范式，集中在暗物质候选人的情况下，通过一个新的规范玻色子与标准模型相互作用。在考虑了广泛的$Z'$介导的暗物质模型后，我们定量评估了被现有实验排除在外的参数空间的分数，预计将落入未来的直接检测实验的范围内。尽管存在严格的限制，我们发现，这个参数空间的一个相当大的部分仍然是可行的。更具体地说，如果暗物质是一个马约拉纳费米子，我们发现，在许多情况下，一阶分数的参数空间是未经测试的目前的实验。未来的直接探测实验的灵敏度接近不可约中微子地板将能够测试目前可行的参数空间的一个显着的部分，提供了相当大的动力，为下一代的直接探测实验。
2019-11-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Photon spectra from WIMP annihilation
如果目前宇宙中的暗物质湮灭为标准模型粒子，那么它必定对地球上探测到的宇宙射线的通量，特别是对观测到的伽马射线通量有贡献。这种贡献的大小取决于特定的暗物质候选者，但所产生的光子光谱的某些特征可以以一种相当独立于模型的方式进行分析。在这项工作中，我们提供了完整的光子谱来自WIMP湮灭到标准模型粒子-反粒子对得到广泛的蒙特卡罗模拟。我们目前的结果为每个人的湮没通道，并提供分析拟合公式为不同的光谱范围广泛的WIMP质量。
2010-10-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Experimental signatures of a new dark matter WIMP
如果WIMP的质量为$c^2$/$\sim 72$ GeV，那么它的质量与观测到的暗物质丰度是一致的，并且与直接探测、间接探测和对撞机实验的极限是一致的。这也与费米-LAT从银河系中心（和其他来源）观测到的伽马射线的分析一致，也与AMS-02观测到的反质子的分析一致，AMS-02观测到的过量反质子被归因于暗物质湮灭。惰性双重态模型（IDM）也取得了这些成功，但现象学却大不相同：IDM的暗物质候选者与其他新粒子有一阶规范耦合，而目前的候选者则没有。除了通过湮灭产物的间接探测外，似乎可以在目前计划中的最灵敏的直接探测和对撞机实验中观察到目前的粒子。
2021-07-16 hep-ph
Searching for light WIMPS in view of neutron decay to dark matter
在目前的工作中，我们研究的影响暗物质搜索的可能性，部分衰变的中子到暗物质粒子，比本身稍轻。最近提出的这种方案需要弥合测量中子寿命的两个不同实验结果之间的差异。随后有人提出，这种轻暗物质候选者可能构成宇宙中的全部暗物质。因此，我们首先计算基于这样的模型的核子截面。然后，我们继续探索各种签名出现在暗物质搜索涉及核目标，在这种情况下，轻暗物质的候选人。
2020-05-13 hep-ph
Theoretical direct WIMP detection rates for transitions to excited states
最近的WMAP和Planck数据证实了奇异暗物质与真空能量（宇宙学常数）一起在平坦宇宙中占主导地位。标准模型的许多扩展提供了暗物质的候选者，特别是弱相互作用大质量粒子（WIMP）。%超对称性提供了一个天然的暗物质候选者，最轻的超对称粒子（LSP）。因此，直接探测暗物质是粒子物理学和宇宙学的核心。迄今为止，关于这个问题的大部分研究都集中在反冲核的探测上。在本文中，我们研究了到激发态的跃迁，这种跃迁可能存在于某些具有足够低的激发态的核中。很好的例子是I-127和I-129的第一激发态。%，聚焦于碘A的50 keV下的第一激发态=127。我们发现可观的分支比的非弹性散射介导的自旋截面。发现对于低质量的WIMPS，到该激发态的跃迁速率约为到基态的跃迁速率的5%，但是在较重的WIMPS的情况下，分支比可以大得多。因此，原则上，这些状态去激发后的伽马射线的额外特征，原则上可以通过实验来利用。
2013-07-17 hep-ph
WIMPs and Un-Naturalness
WIMP“奇迹”表明了一个新的物理阈值，范围从弱尺度到几十TeV。因此，在许多旨在解决层次问题的理论中，获得正确的暗物质密度可能需要对弱标度进行一定程度的调整，这暗示了WIMP暗物质和非自然性之间可能存在联系。我们指出，暗物质的直接检测是一个非常有效的探测这些非自然的模型，现有的数据已经提供了重要的线索，相关的WIMP的性质。我们提出了一个独立的模型，相对论分析的签名的规范单暗物质候选人的任意自旋，并讨论了目前的实验范围从LUX和XENON 100。对于复杂的WIMP，暗物质直接探测是对电弱精确测试的补充，如果暗物质有自旋，甚至可以与味道限制竞争。与未来的研究特别相关的是与希格斯质量算符的耦合，如果电弱标度被精细调整，那么希格斯质量算符的耦合预计会很大。护理致力于RG演变的有效拉格朗日。我们发现，CP偶标量耦合到粲夸克的增强了约20%相比，单圈估计。当被推到非自然的状态时，扭曲的额外维度--不管有没有保管对称性--都成为关于味道、希格斯质量和暗物质的有吸引力的理论。WIMP的论点基本上设定了一个不自然的上限，而直接探测实验选择标量或真实粒子作为最引人注目的暗物质候选者。
2014-09-29 hep-ph
Gamma-rays From Warm WIMP Dark Matter Annihilation
弱相互作用大质量粒子（WIMP）通常作为冷暗物质的候选者，然而当它以非热的方式产生时，它的行为就像温暖的暗物质。在本文中，我们研究的$γ$射线的性质，从湮灭的WIMP暗物质在我们自己的银河系晕的高分辨率$N$体模拟的银河系暗物质晕，假设不同的性质的WIMP。由于大的自由流长度在温暖的WIMP的情况下，暗物质晕的子结构内容是显着不同的冷WIMP对应物，导致不同的预测$γ$射线信号从暗物质湮灭。我们通过比较预测的$γ$ -射线信号从温暖的WIMP湮灭的冷WIMP来说明这些。显着的差异，从subhalo的天空图和两个WIMP模型之间的统计特性进行了演示。由于暖WIMP情景下非热产生机制的潜在增强截面，银河系中心可能是间接探测暖WIMP到矮星系的优先点，这可能不同于冷暗物质情景。作为一个具体的例子，我们考虑了超对称模型中的非热产生中性伴子，并讨论了用费米$γ$射线望远镜探测温WIMP的可能性。
2012-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
MSSM WIMPs-nucleon cross section for E$_χ<$ 500 GeV
在暗物质候选者中有WIMPs（每周相互作用的大质量粒子）。低阈值探测器可以通过测量粒子沉积的能量来直接探测暗物质。本文研究了自旋相关和自旋无关两种通道中WIMP与核子弹性散射的截面。在标准模型的最小超对称扩展（MSSM）中，WIMP被看作中性伴子。采用MSSM参数的结果的依赖性进行了讨论。
2021-10-18 astro-ph.HE hep-ph
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。
2019-01-17 astro-ph.CO hep-ph
WIMPless Dark Matter
我们描述了无WIMP的暗物质。在这种规范介导的超对称破缺的情况下，隐藏扇区中的暗物质候选者被发现自然具有近似正确的遗迹密度来解释天文学上的暗物质观测，但可能的质量范围很广。
2009-09-15 hep-ph hep-th
Prospects for Heavy WIMP Dark Matter with CTA: the Wino and Higgsino
通过弱力耦合到标准模型的TeV级粒子代表了一类引人注目的暗物质候选者。对这种弱相互作用大质量粒子（WIMP）的研究已经跨越了几十年，虽然还没有提供任何明确的证据来证明它们的存在，但可行的参数空间仍然存在。在本文中，我们表明，即将到来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）具有显着的灵敏度未知的参数空间在TeV的质量尺度。为此，我们将重点放在两个典型的暗物质候选者，维诺和希格斯诺。这两种模型的敏感性预测进行，包括不可约的背景从错误的宇宙射线，以及一系列的估计在TeV能量的银河系的排放。对于每一个候选人，我们发现从目前的成像大气切伦科夫望远镜现有的界限大幅预期的改善。详细地说，对于Wino，我们发现$\langle σv \rangle$的灵敏度提高了大约一个数量级，而对于Higgsino，我们证明CTA有可能成为第一个对热候选物具有灵敏度的实验。总之，这些增强的灵敏度表明，在CTA的暗物质在1-100 TeV的质量范围内的发现潜力。
2020-12-15 astro-ph.HE hep-ph
