Exothermic dark mesons in light of electron recoil excess at XENON1T
在近似味对称的极限下,我们考虑了一种新的机制来实现暗量子色动力学中的放热暗物质和暗介子。我们引入了一个局部的暗$U(1)'$对称性,通过$Z'$门户部分测量暗味对称性与味相关的费用,以消除手征异常的暗扇区之间的暗介子和标准模型的通信。暗局域$U(1)'$被暗Higgs粒子的VEV自发破缺后,暗夸克之间出现了小的质量分裂,从而导致暗介子的小质量分裂,提出了一个基于$SU(3)_L\times SU(3)_R/ SU(3)_V$味对称性和$SU(N_c)$色群的分裂暗介子基准模型,结果表明,存在一个参数空间,使一个更好的拟合XENON1T的数据与两个相关的峰从放热过程,并满足正确的遗物密度,目前的实验和理论约束。
2021-04-06 hep-ph
Exothermic Dark Matter with Light Mediator after LUX and PandaX-II in 2016
暗物质(DM)直接探测研究了具有以下性质的模型:违反同位旋耦合、放热散射和/或光介质,目的是减少CDMS-Si正信号和其他负搜索之间的紧张关系.特别是,我们专注于非标准的有效运营商,可能会导致自旋无关的DM-核散射的转移动量或DM速度的非平凡依赖。因此,这种有效的操作员选择对最终配件的影响非常轻微。此外,通过包括来自LUX,PandaX-II,XENON 1 T和PICO-60的最新约束,我们发现,对于几乎所有考虑的模型,预测的CDMS-Si信号区域要么受到LUX,PandaX-II,XENON 1 T和PICO-60数据的严重约束,要么完全被排除在外,包括最有前途的有/没有光介体的疏氙放热DM模型。因此,我们得出结论,目前的DM框架是很难解释的CDMS-Si过剩。
2017-09-18 hep-ex hep-ph
Exothermic Dark Matter for XENON1T Excess
受最近XENON1T实验中电子反冲的过度激发,我们考虑了放热暗物质的可能性,它由两个具有质量分裂的态组成。较重的状态向下散射电子进入较轻的状态,即使对于暗物质的标准麦克斯韦速度分布,氙过剩也需要适当的反冲能量。因此,我们确定的质量差的两个组件状态的暗物质的峰值电子反冲能量在约$2.5\,{\rm keV}$高达检测器的分辨率,占反冲事件超过$E_R=2-3\,{\rm keV}$,这是最显着的。我们包括相空间增强和原子激发因子的影响,以计算所需的散射截面的氙过剩。我们讨论的影响,暗物质相互作用的有效理论放热暗物质和大量的$Z'$调解人,并提供实现所需的暗物质和电子耦合到$Z'$微观模型。
2020-11-19 hep-ph
Effective scalar four-fermion interaction for Ge-phobic exothermic dark matter and the CDMS-II Silicon excess
在有效的四费米子标量相互作用的框架内,我们讨论了弱相互作用大质量粒子(WIMP)狄拉克暗物质候选者的现象学,该候选者是放热的(即是亚稳态的,与核目标相互作用,向下散射到较低质量的状态)和$Ge$ -疏(即其与夸克的耦合违反了同位旋对称性,导致其偏离锗目标的截面被抑制)。我们讨论了CDMS-II硅三候选效应的具体例子,表明模型的参数空间存在一个区域,在该区域中,WIMP散射可以解释符合其他实验约束的过量,而同时暗物质粒子可以具有与观测兼容的热遗迹密度。在这种情况下,亚稳态$χ$和最低质量的$χ^{\prime}$在目前的宇宙和我们的银河系中具有近似相同的密度,但直接检测实验只对$χ$向下散射到$χ^{\prime}$敏感。我们包括一个讨论最近计算的次主导阶校正暗物质-核散射,表明它们的影响的现象通常是小的,但可以成为相当大的在同一参数空间的热遗迹密度是兼容的观察。
2015-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Exothermic nuclear recoils from thermal quasi-pNGB dark matter
Kyushu University(九州大学);Kanazawa University(金泽大学);University of Tokyo(东京大学)
本研究提出一种双组分暗物质模型,其中准pNGB激发态通过放热核反冲解释LUX-ZEPLIN高能事件,并可通过媒介子搜索验证。
2026-10-08 hep-ph
Exothermic and Endothermic Inelastic Dark Matter Interpretations at LZ: Sideband Constraints and Future Prospects
Sam Houston State University(萨姆休斯顿州立大学);The University of Melbourne(墨尔本大学)
LZ实验在约250 keV处发现一个类核反冲事件,该研究提出放热非弹性暗物质可解释此事件,利用高能边带约束偏好轻暗物质,预测未来曝光的信号事件数,现有其他实验数据可检验该解释。
2026-09-07 hep-ph
Galactic Endothermic Production and Exothermic Detection of Excited Dark Matter: Implications for LUX-ZEPLIN
College of Science, China University of Petroleum (East China)(中国石油大学(华东)理学院)
本文提出银河系内暗物质吸热自散射产生激发态暗物质,其放热散射可解释LUX-ZEPLIN的候选核反冲事件,并给出TeV质量与亚MeV劈裂下的参数空间。
2026-10-14 hep-ph
Pinning down inelastic dark matter in the Sun and in direct detection
我们研究了具有吸热和/或放热相互作用的非弹性暗物质的太阳捕获率。通过假设在下一代直接探测实验中将观察到非弹性暗物质信号,我们可以设置捕获率的下限,该下限独立于局部暗物质密度、速度分布、星系逃逸速度以及散射截面。结合中微子观测站的上限,我们可以把上限的湮灭通道导致中微子。我们发现,虽然吸热散射限制是弱的同位旋守恒的情况下,强边界可能会设置为放热相互作用,特别是在自旋相关的情况下。此外,我们研究的影响,观察两个直接的检测信号,在这种情况下,可以halo-independent获得的暗物质质量和质量分裂,并解开散射的吸热/放热性质。最后讨论了同位旋破坏。
2016-04-11 astro-ph.CO hep-ph
A Common $\sim$55 GeV Inelastic Dark Matter Origin of the LZ, Fermi-LAT, and AMS-02 Excesses and Paleo-Detector Prospects
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
本文提出轻子恐惧非弹性暗物质模型解释LZ实验2.6σ异常,并通过多信使分析和古探测器预测为该模型提供验证途径。
2026-10-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Exothermic dark-photon dark matter and the LZ high-recoil event: finite-reheating constraints
New York University Abu Dhabi(阿布扎比纽约大学);Ruđer Bošković Institute(鲁德·博什科维奇研究所)
本研究针对放热暗光子暗物质,在非瞬时 reheating 框架下,结合LZ高反冲事件,计算了不同 reheating 场景的参数约束,关联了暗物质产生稀释历史与观测丰度。
2026-10-15 hep-ph
Decaying Dark Matter for the Exothermic Recoil at LZ
Yonsei University(延世大学);Korea Institute for Advanced Study(韩国高等研究院)
针对LZ实验观测到的单个高能核反冲事件,提出由GeV尺度暗态经放热下散射产生,并由长寿命母粒子衰变补充,通过质量劈裂产生窄线信号,并预言氩探测器中的对应信号及约束辐射衰变耦合。
2026-09-30 hep-ph
Can CoGeNT and DAMA Modulations Be Due to Dark Matter?
我们探索暗物质的解释异常声称的DAMA和CoGeNT实验,结合各种零直接检测实验。一个独立的CoGeNT数据分析和几个实验和天体物理的不确定性被认为是。研究了各种唯象模型,包括同位旋破坏相互作用、动量依赖的形状因子、速度依赖的形状因子、非弹性散射(吸热和放热)和沟道效应。我们发现,异常和零结果之间的严重紧张关系可以改善,但不能消除,除非作出极端的假设。
2011-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Escalating core formation with dark matter self-heating
暗物质(DM)的放热散射在DM晕内产生具有显著反冲速度的DM粒子。与DM自相互作用协作,所产生的DM粒子的多余动能被分配给其他粒子,其整体上自加热DM粒子。DM自加热对晕心是有效的,热注入用于促进晕内均匀密度核的形成。DM自热效应在较小的晕圈中预期更显著,原因有二:1)放热截面乘以相对速度$\left\langleσ_{\rm exo}v_{\rm rel}\right\rangle$是恒定的; 2)注入的热量与速度分散平方的比率朝向较小的晕圈变得更大。首次利用重力热流体理论定量研究了宽质量范围内($10^{9}$ - $10^{15}\,{\rm M}_\odot$)晕的DM自加热成核过程。值得注意的是,我们证明了核心的形成是急剧升级到较小的晕采取自加热DM(即,半湮灭和自相互作用的DM)作为示例。我们表明,核心形成的急剧升级可能会引起紧张局势,同时解释所观察到的银河系卫星中心质量赤字,和场矮/低表面亮度螺旋星系。虽然模型之间的自热效应的细节可能有所不同,我们预计,核心形成的急剧晕质量依赖是放热DM的一般特征。
2019-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Inelastic Dark Matter and High-Energy Recoil Signatures in LZ
Department of Physics, Tsinghua University(清华大学物理系);Center for High Energy Physics, Peking University(北京大学高能物理中心);Department of Physics and Jockey Club Institute for Advanced Study, The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学物理系及赛马会高等研究院)
本文研究双组分非弹性暗物质模型,其与靶核散射可在高反冲能区产生信号,无需依赖速度分布尾部,从而放宽IceCube约束,并解释LZ实验的高能事件过剩。
2026-11-05 hep-ex hep-ph
Probing Light Inelastic Dark Matter from Direct Detection
本文系统研究亚GeV量级、质量劈裂为keV量级的放热非弹性暗物质,通过联合分析暗物质-电子散射与Migdal效应的反冲谱,揭示其直接探测灵敏度及对宇宙学和实验室限制的重要影响。
2024-10-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for Light Inelastic Dark Matter with Low-Energy Ionization Signatures in PandaX-4T
本文利用PandaX-4T低能电离数据探测放热非弹性暗物质,将质量劈裂探测能力推至0.05 keV、质量范围推至亚GeV,并对暗光子混合参数给出严格限制。
2025-08-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cores in Dwarf Galaxies from Dark Matter with a Yukawa Potential
我们表明,冷暗物质粒子通过汤川势相互作用可以自然地解释最近观察到的矮星系的核心,而不会影响具有更大速度色散的物体的动力学,如星系团。相关截面的速度依赖性以及相互作用可能的放热性质证实了早期对强相互作用暗物质的担忧。低质量天体中的暗物质蒸发可能解释了银河系晕中卫星星系的观测缺陷,并对第一个星系和再电离有重要意义。
2010-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Unbinned halo-independent methods for emerging dark matter signals
用于分析直接探测实验的与晕无关的方法可以提供可靠的结果,同时不对银河系中的暗物质晕进行假设。我们扩展现有的方法的情况下,未分组的数据,这是特别适合新兴的暗物质信号只有几个事件在一个几乎无背景的环境。我们表明,这样的方法可以很容易地推广到非弹性或放热散射的情况下,并提供了一个有用的处理提取结果独立的晕模型,同时最大限度地提高可用的实验信息。
2014-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Low-mass inelastic dark matter direct detection via the Migdal effect
我们考虑搜索的非弹性散射的低质量暗物质在直接检测实验,使用Migdal效应。我们发现在暗物质质量和质量分裂之间存在着难以打破的简并。使用XENON1T的数据,我们设定了一个以前未探索过的非弹性暗物质参数空间的范围。对于放热散射的情况下,我们发现,Migdal效应允许氙为基础的探测器具有${\cal O}(\mathrm{MeV})$质量的暗物质的灵敏度,远远超过可以单独获得核反冲。
2021-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Exothermic dark matter and the 248 keV nuclear recoil in LUX-ZEPLIN
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma(俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系);Department of Physics, University of Wisconsin–Madison(威斯康星大学麦迪逊分校物理系)
本文提出放热暗物质模型解释LZ的248 keV核反冲事件,通过向下散射避免阈值问题,并用氩实验作为决定性检验。
2026-09-14 hep-ph
The LZ event with a two-state dark matter halo
Departamento de Física da Universidade de Aveiro(阿威罗大学物理系);Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), Universidade do Minho(米尼奥大学实验粒子仪器与物理实验室(LIP));Lund University(隆德大学)
针对LZ实验的核反冲候选事件,研究双态暗物质晕中放热散射的贡献,发现χ2占比高时所需截面大幅降低,且吸热截止消失。
2026-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Inferring dark matter masses and interactions from high recoil energy events in LUX-ZEPLIN
INFN Sezione di Firenze(意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部);Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics(伽利略·伽利莱理论物理研究所)
该研究将LUX-ZEPLIN的单个高能核反冲事件解释为暗物质信号,通过精确两体运动学分析,发现吸热WIMP模型和放热模型等可行参数空间,并指出弹性散射需动量抑制或自旋依赖相互作用。
2026-09-21 hep-ph
Astrophysical Signatures of Asymmetric Dark Matter Bound States
金块- ADM金块的宇宙学既通用又独特:金块具有高度放热的融合过程,这可能会影响星系核心的形状,并导致罕见的暗星形成。我们发现,考虑到在一个通用的扩展核模型的吸引力和排斥力的性质,自相互作用的约束放置在冻结出合成在球场的$M_{\rm fo} \lesssim 10^{16}$ GeV的块金质量的上限。我们还表明,间接检测强烈约束模型的标量介质绑定的金块与希格斯混合。
2018-05-11 astro-ph.HE hep-ph
Updated Constraints on the Dark Matter Interpretation of CDMS-II-Si Data
我们提出了一个更新的晕依赖和晕独立的分析可行的轻WIMP暗物质候选人,可以解释CDMS-II-Si中观察到的过量。我们包括最近的约束LUX,PandaX-II,和PICO-60,以及预计的灵敏度XENON 1 T,SuperCDMS SNOLAB,LZ,DARWIN,DarkSide-20 k,和PICO-250,候选人与自旋无关的同位旋守恒和同位旋违反相互作用,无论是弹性或放热散射。我们发现,存在暗物质的候选人,可以解释CDMS-II-Si的数据,并保持非常边缘与所有当前实验的零结果一致,但这样的模型是高度调整,使暗物质的CDMS-II-Si的解释是非常不可能的。我们发现,这些模型只能在未来通过与LZ或PICO-250相当的实验来排除。
2017-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Undulating Dark Matter
我们认为,微观和宏观物理之间的相互作用可以产生暗物质(DM),其与可见光部分的相互作用基本上在时间上波动,独立于天体动力学。一个具体的例子是费米DM与电偶极矩(EDM)源的振荡类轴子场,导致在散射率的波动。光DM搜索的发现潜力可以通过另外搜索起伏的散射率来增强,特别是在背景率大且难以估计的检测区域中,诸如对于DM电子散射占主导地位的单个电子箱中的1 MeV附近的DM质量。波动的信号也可以在发现后揭示宝贵的暗区信息。在这方面,我们强调,如果最近的XENON1T过量的事件是由于光DM散射电子,未来的时间依赖性的事件的分析可以提供线索的微观起源的假定信号。
2020-07-07 hep-ex hep-ph
Dark Matter stimulated neutrinoless double beta decay
本研究针对双β衰变不稳定的原子核,提出一种新的暗物质直接探测方法。特别是,图负责中微子双β衰变将被认为是可能的检测技术的Majorana DM费米子非弹性散射的双β不稳定核,刺激其衰变。受激双β衰变的放热性质也允许直接检测轻DM费米子,这是一类DM候选者,难以或不可能用传统的弹性散射技术进行研究。预期的信号分布为不同的DM质量和上限的核散射截面,示出和比较与现有的数据的情况下,$^{136}$的核。
2022-12-30 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Varying primordial state fractions in exo- and endothermic SIDM simulations of Milky Way-mass haloes
本研究通过改变原初态比例,在银河系质量晕的SIDM模拟中研究非弹性散射影响,发现高初始激发态比例降低主晕质量、使晕更球形并减少卫星数量。
2024-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cannibal Dark Matter and Large Scale Structure
食人族是暗物质粒子,其散射过程允许三个粒子湮灭为两个。这个放热过程使剩余粒子的气体在它们变得非相对论性之后很长一段时间保持温暖。一个与标准模型脱钩的蚕食暗扇区自然产生于一个纯胶限制的隐藏扇区。它有一个有效场论的描述与一个单一的质量相互作用的真正的标量场,最轻的胶球。由于温暖的暗物质强烈抑制结构的生长,食人族不可能是所有的暗物质。因此,我们提出了一个方案,其中大多数暗物质是非相互作用和冷,但约1%是同类相食。我们回顾了食人族对温度、能量和数密度与红移的不寻常标度,并将物质密度微扰增长方程推广到食人族的情况。我们数值求解方程预测的哈勃参数的缩放和线性物质功率谱的特征形状作为模型参数的函数。我们的研究结果可能对$σ_8$和$H_0$问题有意义。
2018-07-30 astro-ph.CO hep-ph
Direct-detection constraints on inelastic dark matter with a scalar mediator
Institute for Nuclear Research(核问题研究所);Tomsk Polytechnic University(托木斯克理工大学)
本文基于标量媒介的非弹性暗物质模型,研究直接探测实验对暗物质参数空间的约束,特别关注MeV-GeV质量范围内的可行区域。
2026-10-05 hep-ph
Xenon-1T excess as a possible signal of a sub-GeV hidden sector dark matter
我们提出了一个粒子物理模型来解释所观察到的增强氙-1T数据在电子反冲能量为2.5千电子伏。该模型是基于$U(1)$扩展的标准模型,其中暗扇区由两个本质上质量简并狄拉克费米子在亚GeV区域与一个暗光子相互作用的小质量分裂。暗光子是不稳定的,在大爆炸核合成之前衰变,这导致暗物质由两个本质上质量简并的狄拉克费米子组成。氙-1T过剩是通过较重的暗费米子从氙中的束缚电子到较轻的暗费米子的非弹性放热散射来计算的,所述较轻的暗费米子在反冲电子能量中产生所观察到的过剩事件。该模型可以用Xenon-1 T的进一步数据和未来的实验(如SuperCDMS)进行测试。
2021-01-25 hep-ph
EFT Approach of Inelastic Dark Matter for Xenon Electron Recoil Detection
通过电子反冲测量暗物质(DM)信号为直接探测轻DM粒子提供了重要手段。最近XENON 1 T异常与电子反冲能量约$\,E_R^{}\!=\!(2-3)$ keV可以自然地解释DM非弹性散射注入能量的反冲电子,并给出了一个狭窄的峰值结构的反冲光谱。本文提出了一种有效场论(EFT)方法来处理氙电子反冲探测中的非弹性DM信号。对于较重的介体,我们用有效的接触算符表示了两个DM场$(X,\,X')$和两个轻子的DM-轻子相互作用。使用XENON 1 T数据,我们拟合电子反冲谱并将允许的标量DM质量分裂约束为$\,2.1\,\text{keV}\!<\!Δm\!<\!3.3\,\text{keV}$(95% C.L.),具有最佳拟合的$\,Δm \!=\! 2.8$ keV。我们分析了这种有效的DM-电子接触相互作用产生的遗迹丰度。为了提供两个DM遗迹丰度和XENON 1 T过剩,我们得到新的DM质量和DM有效相互作用的UV截止尺度的限制。最后,我们研究了有效的DM轻子接触相互作用的可能的UV完成。
2020-11-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The ups and downs of inelastic dark matter: Electron recoils from terrestrial upscattering
对暗物质粒子和电子之间相互作用的兴趣日益增长,由于在XENON1T实验中观察到电子反冲事件过量而得到了进一步的推动。特别令人感兴趣的是暗物质模型,其中散射过程是非弹性的,使得基态可以向上散射成激发态。这种激发态在电子上的随后的放热向下散射可以导致在直接检测实验中可观察到的信号,并且给出了与XENON1T过量的良好拟合。在这项工作中,我们研究地球上的上散射,即在地球上的原子核上的暗物质粒子的非弹性散射,作为这种激发态的一个合理的起源。使用分析和蒙特卡罗方法,我们得到详细的预测其密度和速度分布。这些结果使我们能够探索地球自转引起的激发态通量的时间依赖性。对于XENON1T的情况下,我们发现,由此产生的电子反冲信号的日常调制是在10%的水平与强烈的依赖于暗物质质量。
2022-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology of Inelastic Self-Interacting Dark Matter: Linear Evolution and Observational Constraints
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室);School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学天文与空间科学学院);Department of Strategic and Advanced Interdisciplinary Research, Pengcheng Laboratory(鹏城实验室战略与先进交叉研究部)
研究不稳定性自相互作用暗物质在双组分暗物质领域中的线性宇宙学演化,探讨其对结构形成的影响及观测限制。
2026-11-04 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
Is the effect of the Sun's gravitational potential on dark matter particles observable?
我们考虑了太阳引力势对暗物质粒子的局部相空间分布的影响,着重讨论了它对直接探测实验中年度调制信号的影响。我们执行一个适合的调制信号中观察到的DAMA/LIBRA,并表明,允许的区域收缩,如果太阳引力聚焦(GF)相比,没有GF。此外,我们认为一个可能的信号在一个通用的未来直接检测实验,无论DAMA/LIBRA信号。即使散射截面接近电流边界,氙靶的大曝光量为270吨/年,也很难从数据中确定GF的存在。在该地区的暗物质质量低于40 GeV的年度调制信号可以建立我们假设的实验装置,但GF是可以忽略不计的低质量。在高质量区,GF更重要,年调制本身的意义很低。我们得到了类似的结果,如Ge和Ar较轻的目标。我们还评论非弹性散射,注意到GF变得有点更重要的放热散射相比,弹性的情况下。
2014-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic dark matter mediated by natural dark photon
School of Physics, Jiulonghu Campus, Southeast University(东南大学物理学院)
本文提出自然暗光子介导的非弹性暗物质模型,通过圈图动力学混合和暗标量质量劈裂,解释LUX-ZEPLIN实验事件并缓解IceCube中微子约束。
2026-09-24 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
Extended Maximum Likelihood Halo-independent Analysis of Dark Matter Direct Detection Data
我们扩展和纠正最近提出的最大似然晕独立的方法来分析未分组的直接暗物质检测数据。我们用一个暗物质粒子必须给予原子核一个给定的反冲能的最小速度来代替反冲能作为自变量。这具有允许我们将该方法应用于任何类型的目标成分和相互作用的优点,例如,具有一般动量和速度依赖性,以及具有弹性或非弹性散射。我们证明了该方法,并提供了一个严格的统计解释的结果。作为第一个应用程序,我们发现,对于暗物质粒子与弹性自旋无关的相互作用和中子质子耦合比$f_n/f_p=-0.7$,由CDMS-II-Si观察到的信号的WIMP解释是兼容的所有其他实验与零结果所施加的约束。我们还发现了一个类似的兼容性放热非弹性自旋无关的相互作用与$f_n/f_p=-0.8$。
2015-11-28 hep-ph
Electroweak Symmetric Dark Matter Balls
在具有守恒暗物质数的简单Higgs-portal暗物质模型中,我们证明了暗物质存在非拓扑孤子态.这种状态的每暗物质数的能量比自由粒子状态小,并且其内部在电弱对称真空中。它可能产生于早期宇宙的一级电弱相变,并贡献了大部分的暗物质。这种电弱对称暗物质球是一种新的宏观暗物质候选者,其能量密度为电弱尺度,质量为1克或以上。由于它的电弱对称内部,暗物质球具有一个大的几何散射截面的核子或核。利用Xenon 1 T、BOREXINO和JUNO等大尺寸探测器进行的暗物质和中微子实验具有发现电弱对称暗物质球的巨大潜力。我们还讨论了暗物质球和普通物质束缚态的形成。
2019-06-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Superheavy dark matter and IceCube neutrino signals:bounds on decaying dark matter
超重暗物质可能会在地球上探测到的高能中微子信号中显示出它的存在。从冰立方的最新结果来看,我们可以在$10^{28} {\rm sec}$附近设定超过100 TeV的暗物质寿命的最强下限。PeV周围的过量被注意到,并且可以被解释为DM的第一信号,即使邀请进一步的确认和专门的搜索。
2015-07-27 astro-ph.HE hep-ex 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
Can the flyby anomaly be attributed to earth-bound dark matter?
我们作出初步估计,以评估最近报道的飞越异常是否可以归因于暗物质相互作用。我们认为弹性和放热的非弹性散射从暗物质成分的各向同性的暗物质的速度分布,前者减少,而后者增加,最终的飞越速度。事实上,观察到的飞越速度异常显示的例子与积极和消极的迹象,需要主导不同的暗物质散射过程沿不同的飞越轨迹。观测到的异常的大小需要暗物质密度比星系晕密度大许多个数量级。如此大的密度可能是由于累积级联,其中太阳系束缚的暗物质密度远高于星系晕密度,地球束缚的密度远高于太阳系束缚的密度。我们讨论了一些强有力的约束条件的假设的一个暗物质解释的飞越异常。这就要求暗物质是非自湮灭的,暗物质在核子上的散射截面要比通常假设的大得多,而暗物质的质量要轻得多。
2008-12-26 astro-ph hep-ph hep-th
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
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
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
Dark matter astrometry at underground detectors with multiscatter events
我们表明,目前和即将到来的地下探测器能够精确的天体测量的暗物质。首先,我们表明,银河系暗物质的速度分布,可以得到从重建轨道的暗物质散射多个核在运输过程中,使用液体闪烁中微子探测器SNO+作为一个例子,我们发现,暗物质速度矢量可以重建事件的事件,这样一个小的不确定性,暗物质天体测量的精度将主要受到统计的限制。然后,我们确定所需的暗物质事件的数量,以确定分散速度,逃逸速度和速度各向异性的本地暗物质晕,也发现,与$\mathcal{O}(10)$事件少,暗物质信号可能会被区分从潜在的背景所产生的幂律分布。最后,我们讨论了暗物质天体测量在其他液体闪烁体探测器,暗物质实验,和最近提出的MATHUSLA探测器的前景。
2019-12-21 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
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
Dark Matter in Light of LUX
暗物质直接探测的前景已经被最近的一系列实验所深刻改变。虽然有些人声称信号与暗物质一致,但其他人几乎没有看到与暗物质一致的事件。假定的检测结果往往是不相容的,彼此的背景下,天真的自旋无关的散射,以及与零的结果。特别是,鉴于DM解释的三个事件最近报告的CDMS-Si实验和LUX实验的第一个结果之间的冲突,有强烈的需要重新审视的假设,进入DM解释的信号和限制。我们试图重新审视一些粒子物理学,天体物理学和实验的不确定性。具体来说,我们研究放热散射,同位旋相关的耦合,修改后的晕模型,通过天体物理学独立的技术,和变化的假设闪烁光在液体氙。我们发现,只有一个高度调谐的同位旋依赖的情况下仍然是一个可行的解释声称的检测,除非闪烁特性的LIGO是显着不同的LUX实验所使用的假设。
2013-12-31 hep-ph
Spin-dependent sub-GeV Inelastic Dark Matter-electron scattering and Migdal effect: (I). Velocity Independent Operator
本文利用NR-EFT和XENON1T数据研究亚GeV非弹性暗物质的自旋依赖电子散射与Migdal效应,比较三种速度分布模型,发现放热情形的排除限显著强于吸热情形,且吸热限制在不同速度分布下最多相差一个数量级。
2023-04-12 hep-ph
Dark Matter implications from the LZ, PandaX-4T and XENONnT Data
Tsinghua University(清华大学);Peking University(北京大学);Columbia University(哥伦比亚大学)
研究液氙实验数据中高能核反冲事件的暗物质起源,用统一DIAMX框架对多数据集联合拟合,考虑两类暗物质 - 核子相互作用,量化DEC背景影响,指出扩展分析高能数据可有力检验暗物质解释。
2026-07-13 hep-ex hep-ph
Quintessence Dark Matter
针对观测提示的动力学暗物质及其与动力学暗能量共存信号,本文提出精质暗物质模型解释暗物质的宇宙时间演化,并指出指数精质可能是其起源。
2025-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分,一种是超轻物质,另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph