Implications of Direct Dark Matter Constraints for Minimal Supersymmetric Standard Model Higgs Boson Searches at the Tevatron
最小超对称标准模型的研究希格斯玻色子是在Tevatron上探索新物理的最有前途的通道之一。特别是，大$\tan β$和小$m_A$的有趣的区域探测重中性希格斯玻色子，A和H，当它们衰变到$τ^+ τ^-$和$b\bar{b}$。与此同时，直接搜寻暗物质，如CDMS，试图观察中性伴子暗物质粒子从原子核弹性散射。这可以通过t通道希格斯交换发生，在大$\tan β$和小$m_A$的情况下，t通道希格斯交换具有大的横截面。因此，在Tevatron和CDMS探索的参数空间区域中，重的中性希格斯粒子搜索之间存在着自然的相互作用。我们表明，如果最轻的中性伴子构成了我们宇宙的暗物质，那么CDMS的电流限制将强烈限制在Tevatron上发现重的中性MSSM希格斯粒子的前景（3 σ，每次实验4 fb^-1），除非$|μ| \gsim$达到400 GeV。预计2007年CDMS的极限将把这一限制提高到$|μ| \gsim$ 800 GeV。另一方面，如果CDMS在不久的将来确实观测到中性伴子暗物质，那么在Tevatron上发现重的中性MSSM希格斯玻色子玻色子的可能性将大大增加。
2006-08-22 astro-ph hep-ph
LHC and Tevatron bounds on the dark matter direct detection cross-section for vector mediators
我们研究了一个新的自旋1介质，连接标准模型的暗物质的相互作用。我们约束其衰变通道使用单喷流和双光子搜索，以及搜索共振在双喷流，双轻子和双玻色子的最终状态，包括那些涉及可能的希格斯粒子。然后，我们解释所得到的限制作为界限的截面的暗物质直接检测，而不需要指定一个特定的模型。对于介质质量之间的300和1000 GeV的这些界限是相当强的假设下，介质可以整合出来。
2012-07-26 hep-ph
Saturated Overburden Scattering and the Multiscatter Frontier: Discovering Dark Matter at the Planck Mass and Beyond
我们表明，像LUX/LZ，PandaX-II，XENON和PICO这样的地下实验可以发现普朗克质量及以上的暗物质，并对在这些探测器中多次散射的暗物质进行新的搜索。通过重新分析现有和未来的数据，这开辟了重大的发现潜力。我们还确定了一个新的效果，大大提高了实验灵敏度大暗物质散射截面：而通过大气或固体覆盖层，有一个最大数量的散射，暗物质经历，由散射网站的总数，它通过，如原子核和电子。这将一些已发表的极限和未来分析的范围扩展到任意大的暗物质散射截面。
2018-03-21 hep-ex hep-ph
A Snowmass Whitepaper: Dark Matter Production at Intensity-Frontier Experiments
暗物质粒子可以在强度前沿实验中观察到，未来十年的机会将探索由热DM模型，暗扇区范式和数据异常激发的重要参数空间。本白皮书描述了此类搜索的动机、检测策略、前景和挑战，以及RF6内部和整个HEP的协同作用和互补性。
2022-09-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The High-Energy Frontier of the Intensity Frontier: Closing the Dark Photon, Inelastic Dark Matter, and Muon g-2 Windows
我们研究隐藏的部门和长寿命的粒子在过去（CHARM和NuCal），现在（NA62和SeaQuest/DarkQuest），和未来（LongQuest）的实验，是在高能量前沿的强度前沿。我们专注于探索最小矢量门户和变寿命粒子（VLP）。VLP模型大多被设计来解释实验异常，同时避免现有的限制，我们证明质子固定目标实验提供了一个最强大的探针为子GeV到几个GeV质量范围的VLP模型，使用非弹性暗物质（iDM）作为一个例子。我们考虑一个iDM模型与小的质量分裂，产生观察到的暗物质（DM）遗迹丰度，和一个相当大的质量分裂的情况下，也可以解释μ子$g-2$异常。我们设置强有力的限制的基础上的CHARM和NuCal的实验，接近排除iDM作为全丰度热DM候选人在兆电子伏至GeV的质量范围内，为我们考虑的质量安排和小质量分裂。我们还研究了基于NA62和SeaQuest/DarkQuest的未来投影，并更新了最小暗光子参数空间的约束条件。我们发现，NuCal设置唯一现有的限制在$ε\sim 10^{-8} - 10^{-4}$制度达到$\sim$ 800 MeV的暗光子质量由于质子韧致辐射产生的共振增强。最后，我们提出了LongQuest，一个三阶段的SeaQuest实验与短（$\lesssim$ 5米），中（$\sim$ 5米），和长基线（$\gtrsim$ 35米）跟踪站/探测器彻底改造，作为一个…
2019-08-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Signature of Sub GeV Dark Matter particles at LHC and TEVATRON
本文根据文献[1]提出的模型（N = 2超对称性启发）研究了LHC中轻暗物质粒子的产生，并证明了当有色信使Fq小于1 TeV时，轻暗物质粒子将大量产生。如果Fq质量约为500 GeV，我们预计会有多达100万个事件，假设~1逆fb光度。此外，我们表明，即使Fq质量是几个TeV以上，搜索Fq生产在大型强子对撞机是有前途的，因为可以使用一个运动学签名，以分离的信号从背景。该签名类似于超对称场景中预期的签名。因此，我们的研究表明，大多数Fq质量范围可以使用LHC数据进行约束。这应该鼓励进一步的研究，因为他们可以削弱/确认MeV DM方案。
2010-05-01 hep-ph
LHC Lifetime Frontier and Visible Decay Searches in Composite Asymmetric Dark Matter Models
LHC的寿命前沿将在不久的将来探测暗区，而固定靶实验上的可见衰变搜索也在探索暗区。复合非对称暗物质与暗光子门是解释暗物质与可见物质符合问题的一个很有前途的框架。暗强动力学在暗区提供了丰富的结构：最轻的暗核子是暗物质，而强湮灭成暗π子耗尽了暗物质的对称成分。暗光子缓解了宇宙学问题。与此同时，暗光子使暗强子在地球实验中寿命更长。此外，暗强子是通过同一个暗光子产生的。在这项研究中，我们讨论了复合非对称暗物质模型的可见衰变搜索。对于几个GeV的暗核子，当暗光子的动力学混合角为$ε\gtrsim 10^{-4}$时，LHC寿命前沿MATHUSLA和FASER有可能发现它们的衰变。另一方面，固定靶实验，特别是SeaQuest，将对质量低于GeV的暗π介子具有很大的灵敏度，除了LHC寿命边界外，还具有动力学混合$ε\gtrsim 10^{-4}$。在暗光子参数空间中，这些对暗强子的预测灵敏度与未来暗光子搜索的灵敏度（如Belle-II和LHCb）相当。
2022-04-18 hep-ph
Enhanced long-lived dark photon signals at lifetime frontier detectors
本文研究新暗光子模型中隐藏辐射过程对长寿命暗光子信号的增强作用，评估FACET、FASER、MATHUSLA和CMS-MTD等寿命前沿探测器的探测能力，发现该过程显著扩大可探测参数空间，且不同探测器具有互补性。
2023-12-23 hep-ex hep-ph
Supersymmetric Dark Matter in the Light of LEP and the Tevatron Collider
我们分析了加速器的约束的参数空间的最小超对称扩展的标准模型，比较那些现在可从LEP II和预期的可能的灵敏度Tevatron运行II。最重要的限制是那些从寻找charginos，neutralinos和希格斯玻色子玻色子在LEP，和搜索停止squarks，charginos和neutralinos在Tevatron对撞机。我们还将来自b -> s +伽马衰变的约束，并讨论了相关的电荷和颜色的有效电位的最小值。我们结合和比较不同的约束希格斯混合参数μ，的gaugino质量参数m_{1/2}和标量质量参数m0，将辐射修正的物理粒子质量。我们专注于超对称暗物质，假设是最轻的中性伴子，将共同湮灭效应的计算中的遗迹丰度的限制。我们发现，如果所有的软超光速破缺标量质量都是普适的，包括希格斯玻色子的质量，则mchi> 51 GeV，tan（beta）> 2.2;如果允许非普适标量质量，则这些极限减弱到mchi> 46 GeV，tan（beta）> 1.9。轻中性伴子暗物质的成分不可能主要是希格斯诺。
2000-04-18 astro-ph hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Puzzling Excesses in Dark Matter Searches and How to Resolve Them
在许多天体物理和地球环境中观察到了超过预期背景的有趣信号，这些信号可能具有暗物质的起源。天体物理学上的过剩包括费米伽马射线太空望远镜探测到的银河系中心GeV伽马射线过剩，AMS反质子和正电子过剩，以及511和3.5 keV X射线线。直接探测过量包括DAMA/LIBRA年度调制信号、XENON 1 T过量和固态探测器中的低阈值过量。我们讨论了解决这些过度行为的途径，以及该领域在未来几年可以采取的行动。
2022-03-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Inelastic Dark Matter at the LHC Lifetime Frontier: ATLAS, CMS, LHCb, CODEX-b, FASER, and MATHUSLA
在束流收集器、固定靶和对撞机实验中，人们已经广泛地寻找来自光的衰变的可见信号--长寿命的隐藏扇形粒子。如果这样的隐藏扇区通过比$\sim 10$ GeV重的介质耦合到标准模型，那么它们在低能加速器中的产生就会受到运动学上的抑制，从而留下大量可行的参数空间。我们在非弹性暗物质模型中研究了这种情况，这些模型在各种现有和拟议的LHC实验中产生了可见信号，如ATLAS，CMS，LHCb，CODEX-b，FASER和MATHUSLA。这些实验可以利用大型强子对撞机的大质心能量，从宇宙学激发的$\sim 1-100$ GeV质量范围内的暗光子衰变中产生GeV尺度的暗物质。我们还提供了一个详细的计算辐射暗物质-核子/电子弹性散射截面，这是相关的估计率在直接检测实验。
2018-10-03 hep-ex hep-ph
Probing SUSY beyond the reach of LEP2 at the Fermilab Tevatron: low |M_3| dark matter models
在超对称模型中，GUT标度的规范偶子质量参数M_3的大小相对于M_1和M_2被抑制，最轻的中性伴子可以是一个混合的希格斯比诺-比诺态，其热残余丰度与WMAP的Ω_{ \rm CDM} h ^2中心值一致，并且与所有其他唯象约束一致。在这些模型中，胶子可以轻到200 GeV，而不会与LEP 2对电荷子质量的限制相冲突。因此，在费米实验室的Tevatron中，可以高速率地产生胶子对。在这个框架中，胶子辐射衰变，有一个很大的分支部分，一个胶子加一个中性伴子。我们发现，在费米实验室Tevatron（积分光度为5 fb^{-1}）上，通过多喷流+etmissing和多喷流+ \ell^+ \ell^- + etmissing通道，在5σ水平上对m_{\tg} \sim 200-350 GeV范围内的胶子对产生是敏感的，而三轻子特征预计将低于这个可探测水平。在双轻子+多喷流+失能通道中，可以测量来自\tz_2和\tz_3衰变的双轻子质量边缘。
2006-10-12 hep-ph
Search for Top Squarks at Tevatron Inspired by Dark Matter and Electroweak Baryogenesis
在Tevatron Run II的运动学范围内寻找顶夸克（$\widetilde{t}_{1}$）是当代的一大兴趣。这样的$\widetilde{t}_{1}$可以解释宇宙的重子不对称性，提供了$120 ~GeV/c^{2} \leq m_{\widetilde{t}_{1}} \leq m_t$。此外，如果$Δm \equiv m_{\widetilde{t}_{1}}$很小，其中$\widetildeχ_1^0$是LSP，从WMAP数据获得的暗物质遗迹密度可以通过$\widetilde{t}_{1}$ - LSP共湮灭来解释。在这种情况下，衰减$\widetilde{t}_{1} \to c \widetildeχ_1^0$很可能以100%的分支比发生，但是对于小的$Δm$，常规的di-jet + $\not E_T$信号变得不可观察。我们提出了一种新的搜索策略的基础上伴随着一个孤立的集群的能量从一个衰变的重粒子的特征衰变长度的$2j + \not E_T$签名。我们用PYTHIA进行的初步模拟表明，对于$100 ~GeV/c^{2} \le m_{\widetilde{t}_{1}} \le 130 ~GeV/c^{2}$，这个信号可能是可观测的，而稍大的$m_{\widetilde{t}_{1}}$可能仍然提供新物理的线索。
2008-07-07 hep-ph
Braneworld Cosmological Effect on Freeze-in Dark Matter Density and Lifetime Frontier
在5维膜世界宇宙学中，我们在膜上的4维宇宙的弗里德曼方程在高温下被修改，而标准的大爆炸宇宙学在低温下被复制。基于Randall-Sundrum和Gauss-Bonnet两种著名的膜世界宇宙论，我们研究了膜世界宇宙论对非热暗物质粒子的残余密度的影响，该粒子与标准模型粒子的相互作用非常弱，其残余密度由冻结机制决定.对于早期宇宙中的暗物质产生过程，我们假设一个简单的场景，其中有一个光矢量-玻色子介质，用于暗物质粒子与标准模型粒子进行通信。我们发现，膜世界宇宙学效应可以极大地改变标准大爆炸宇宙学中产生的暗物质遗迹密度。作为应用，我们考虑了以轻$B-L$规范玻色子（$Z^\prime$）为介质的最小$B-L$扩展标准模型中的右手中微子暗物质.我们发现膜世界宇宙学效应的影响，寻找长寿的$Z^\prime$玻色子在计划/拟议的寿命前沿实验。
2019-11-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic Frontier Indirect Dark Matter Detection Working Group Summary
作为Snowmass过程的一部分，宇宙前沿间接探测小组（CF2）借鉴了宇宙前沿和更广泛的粒子物理学社区的投入来制作这份文件。本报告的目的是通过间接探测确定暗物质科学的机会，概述间接搜索暗物质的主要科学驱动因素，并调查当前和计划中的实验，作为其科学计划的一大部分，目标是搜索暗物质的间接（或天体物理）特征。我们主要讨论美国发挥重要作用的现有实验，或寻求美国贡献的未来实验。我们还解决了这种技术的局限性，并回答了HEP社区通过Snowmass过程提出的与该亚组相关的棘手问题。
2013-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Non-zero trilinear parameter in the mSUGRA model - dark matter and collider signals at Tevatron and LHC
在具有小$m_0$和小$m_{1/2}$的最小超引力（mSUGRA）模型中，参数空间的现象学上可行和有趣的区域与WMAP关于暗物质遗迹密度的数据和LEP 2中最轻的希格斯标量$ m_h>$ 114 GeV的质量上的束缚一致，如果相当特别的假设$A_0$ =0，则打开，其中$A_0$是常见的三线性软破裂参数，在大多数现有的分析中使用的是放松的。由于该区域对应于相对较轻的方子和胶子，它们可能在LHC实验的早期阶段被广泛探测，因此详细研究了$A_0$的中等或大负值的后果。我们发现，在该区域，最轻超对称粒子对湮灭、超对称粒子对与较轻的τ-slepton（${\tilde τ}_1$）共湮灭和超对称粒子对与较轻的顶夸克（${\tilde t}_1$）共湮灭等过程对观测到的暗物质遗迹密度都有贡献. % \sout{The possibility that a relic density producing ${\tilde t}_1$ can be %observed at the current experiments at the Tevatron is wide open.}一个${\tilde t}_1$，可以参与共湮灭与最轻的中性伴子，以满足WMAP约束的遗迹密度，同时被观察到在目前的实验在Tevatron的可能性是很大的开放。在大型强子对撞机上，大量的夸克-胶子事件导致了一个非常独…
2007-08-29 hep-ph
Snowmass 2021 Cross Frontier Report: Dark Matter Complementarity (Extended Version)
本文概述了Snowmass 2021各前沿合作制定的暗物质发现路线图，强调利用技术互补性的强有力实验组合是解决暗物质问题的关键。
2024-07-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Correlated Signals at the Energy and Intensity Frontiers from Nonabelian Kinetic Mixing
我们表明，当暗阿贝尔规范部门和SU $(2)_{L}$动力学混合，它必然产生的动力学混合强度和质量之间的关系的调解粒子。值得注意的是，这种对应关系将弱标度直接映射到现代固定目标实验和下一代香料工厂正在探索的动力学混合强度。这说明了在LHC上发现新粒子和在强度前沿实验上发现暗光子的可能性。为了激发场景，我们构建了一个简单的模型，并探讨其现象和限制。
2016-08-30 hep-ex hep-ph
First-Principles Nuclear Modeling for Light Dark Matter Experiments at the Intensity Frontier
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
该研究针对强度前沿轻暗物质实验，采用多体从头算方法结合手征有效场论，计算三种核的轻暗物质信号率，发现准弹性处理可使信号产额最多提升两个数量级。
2026-08-28 hep-ex hep-ph nucl-th
The Interplay Between Collider Searches For Supersymmetric Higgs Bosons and Direct Dark Matter Experiments
在这篇文章中，我们探讨了在强子对撞机（Tevatron和LHC）上搜索超对称粒子和希格斯玻色子与直接暗物质搜索（如CDMS，ZEPLIN，XENON，EDELWEISS，CRESST，WARP等）之间的相互作用。我们专注于对撞机搜索重MSSM希格斯玻色子玻色子（$A$，$H$，$H^{\pm}$），以及这些搜索的前景如何受到直接暗物质限制的影响，反之亦然。我们发现，这两个实验计划的前景是高度相关的。在Tevatron上探测到$A$、$H$或$H^{\pm}$的积极结果将大大增强在不久的将来直接发现中性伴子暗物质的前景。同样，直接探测到中性伴子暗物质将增强在Tevatron或LHC发现重MSSM希格斯玻色子玻色子的前景。结合从这两种类型的实验搜索中获得的信息将使我们能够更多地了解超对称性的本质。
2006-11-06 astro-ph hep-ph
Pushing the frontier of WIMPy inelastic dark matter: journey to the end of the periodic table
我们探讨了达到低背景实验的少量重核同位素在探测非弹性暗物质的参数空间，是经典的直接检测实验运动学上无法访问。通过与目标核的非弹性散射，暗物质可以通过核反冲或核激发产生信号。我们提出了新的结果基于这种方法，使用低能量伽马量子搜索的数据在低背景实验中与Hf和Os金属样品，和测量与CaWO $_4$和PbWO $_4$晶体作为测量辐射热计。我们把新的界限WIMPY非弹性暗物质的质量分裂约640千电子伏，并提供预测达到未来的实验。
2021-11-10 hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Observational Facilities to Study Dark Matter
我们提出了一个概述未来的观测设施，将大大提高我们的理解的基本性质的暗物质。这些设施涵盖一系列观测技术，包括光学/近红外成像和光谱学、宇宙微波背景测量、脉冲星计时、高红移中性氢21厘米观测以及引力波测量。这些设施是揭示暗物质性质的多管齐下的实验计划的关键组成部分，同时经常提供暗能量，中微子物理和膨胀的补充测量。
2022-03-11 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Exploring the dark matter inelastic frontier with 79.6 days of PandaX-II data
我们在这里报告的搜索结果的非弹性散射的暗物质（初始和最终状态的暗物质粒子的区别是一个小的质量分裂）与核子的第一个79.6天的PandaX-II数据（运行9）。我们设置的上限为自旋无关的WIMP核子散射截面高达300 keV/c $^2$的质量分裂在两个基准暗物质质量为1和10 TeV/c $^2$。
2017-10-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on Dark Matter from Colliders
我们表明，对撞机可以施加强大的约束模型的暗物质，特别是当暗物质是轻的。我们分析模型，其中的暗物质是一个费米子或标量与夸克和/或胶子通过有效的理论包含高维运营商，代表较重的状态，已被整合出的有效场论。我们确定从现有的Tevatron搜索单喷射以及预期的LHC达到发现的界限。我们发现，对撞机可以提供的信息是互补的，或在某些情况下，甚至优于实验寻找直接检测暗物质通过其与原子核的散射。特别是，Tevatron和LHC都可以在大部分参数空间上超过自旋相关搜索一个数量级或更好，如果暗物质主要与胶子耦合，LHC可以将边界置于任何自旋无关搜索之上。
2011-04-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 4: Cosmic Frontier
这些报告介绍了2013年美国物理学会粒子与场分部（“斯诺马斯2013”）关于美国粒子物理学未来计划的社区夏季研究的结果。第4章，关于宇宙前沿，讨论了与宇宙学和早期宇宙相关的研究计划。这一领域包括对暗物质的研究及其粒子性质的探索，对暗能量和暴胀的研究，以及对基本对称性的宇宙探测。
2014-01-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Accelerator Constraints on Neutralino Dark Matter
本文综述了在LEP、费米实验室Tevatron和其他地方的加速器研究中对中性伴子暗物质χ的限制，特别强调了LEP 1.5的结果。这意味着，在标准模型的最小超对称扩展的背景下，如果假设普适性，m_x \ge为21.4 GeV，并且对于大tanβ，产生比从Tevatron对胶子质量的限制间接获得的更强的束缚。我们更新了这一分析的初步结果，从第一个LEP 2W运行，并预览未来的sparticle搜索在大型强子对撞机的前景。
1996-10-18 hep-ph
Dilaton-assisted Dark Matter
暗子可能是标准模型场和暗物质之间的主要信使。测量的暗物质遗迹丰度将暗物质质量和自旋与共形破缺标度联系起来。根据核子质量，预测了暗物质-核子自旋无关的截面。我们计算了LEP和Tevatron实验中的电子介子的电流约束，以及费米LAT可以观测到的暗物质湮灭到电子介子的γ射线信号。
2010-01-07 astro-ph.HE hep-ph
Strongly-interacting massive particle and dark photon in the era of intensity frontier
强相互作用大质量粒子（SIMP）是暗物质（DM）的一个有趣的候选者，因为它的自相互作用截面可以自然地强到足以解决小尺度结构形成的天体物理问题。通过假设一个非线性凝聚，提出了一个简单的模型，其中复合SIMP来自“强相互作用”U（1）$_{\rm d}$规范理论.在原始模型中，DM遗迹丰度由$3\to2$湮灭过程通过Wess-Zumino-Witten项确定。在这封信中，我们讨论了DM遗迹丰度也是通过超荷规范玻色子和暗U（1）$_{\rm d}$规范玻色子（暗光子）之间的动力学混合的半湮灭过程自然确定的。在不久的将来，可以通过LDMX式的丢失动量实验发现暗光子。
2020-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Implications of mixed axion/neutralino dark matter for the Cosmic Frontier: a Snowmass whitepaper
如果我们同时使用超对称解来解决规范层次问题和PQ解来解决强CP问题，那么我们可能会期待混合的轴子/中性伴暗物质（DM），即两个暗物质粒子。在这种情况下，暗物质的产生包括轴子的振荡产生、热中性伴子和非热中性伴子的产生以及轴子和轴子的热中性伴子和非热中性伴子的产生。后一种粒子可能会将额外的中性伴子送入宇宙汤中，或者通过额外的熵产生来稀释所有的遗迹，或者将暗辐射送入宇宙。根据超对称性和PQ模型，PQ尺度可以很容易地存在于10^9-10^{16} GeV之间。轴子可能远远超出目前实验所探测的范围。在遗留的WIMP的情况下，理论预测必须重新调整的可能性，WIMP只包括一小部分的本地DM丰度。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-ph
New Physics at the Tevatron and the LHC May Relate to Dark Matter Visible in UHE Cosmic Rays
在QCD中加入一个双色六重夸克扇形，在高能下产生{ \it unique}幺正临界坡密子，同时也产生电弱对称性破缺。在本文中，它是认为，在宇宙线和强子对撞机物理的一些实验现象可以解释为六重体部门的证据。这些现象包括：（1）顶夸克的产生是通过η_6六重态夸克的赝标共振--与背景的干涉会产生不对称性。(2)纵向Z对，作为六重介子产生，提供了一个高质量的过剩截面，包括在t-tbar阈值质量的eta_6。结合六重体扇区和电弱相互作用而没有短距离异常需要QUD -一个独特的潜在的弱耦合无质量SU（5）规范理论。值得注意的是，标准模型似乎可以被量子量子阱束缚态S矩阵复制（在一个根本的概念变化中）。红色发散规范玻色子与无质量费米子异常耦合产生了一个“小部分子真空”，限制了基本费米子。所有的S矩阵粒子都有动态产生的质量，只有六重态重子是唯一的新粒子--超越了标准模型。反常色因子产生大的六重体振幅，并且不存在希格斯玻色子。
2011-11-09 hep-ph hep-th
Neutralino Dark Matter and Trilepton Searches in the MSSM
超对称性是Tevatron运行II中最令人兴奋的物理目标之一。特别是，在超对称模型与轻charginos，neutralinos和slepton，相关的chargino-neutralino生产可能会被观察到的多轻子事件与丢失的能量。我们将讨论如何，在通用的TeV尺度MSSM，这些电荷中性伴子搜索的前景受到宇宙学的考虑，即中性伴子遗迹丰度和直接检测限。我们还讨论了在Tevatron的电荷-中性伴子生产的观察将意味着未来的直接暗物质搜索的前景，而不假设特定的模式的超对称性破缺。
2008-01-16 astro-ph hep-ph
Discovery Prospects for a Minimal Dark Matter Model at Cosmic and Intensity Frontier Experiments
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
该研究探讨了最小暗物质模型在宇宙和强度前沿实验中的探测前景，指出未来实验在不同场景下对暗光子的探测能力互补，且在某些条件下仍可能发现暗光子。
2026-01-28 hep-ph
Dynamical Dark Matter, MATHUSLA, and the Lifetime Frontier
Mathusla是欧洲核子研究中心提出的一种表面探测器，它能够观察非强子电中性长寿命粒子（LLP）的衰变，几乎没有背景或触发限制。这将允许MATHUSLA探测亚GeV到TeV的质量和高达$cτ\sim 10^7~{\rm m}$的寿命。Mathusla可以在探测涉及扩展隐藏扇区的暗物质场景中发挥重要作用，其中额外的暗态通常表现为LLP。动态暗物质（DDM）框架提供了这种情况的一个主要例子，它本质上产生了大量的暗态，表现出广泛的质量和寿命。在本文中，我们研究在何种程度上MATHUSLA可以探测DDM参数空间，我们证明，MATHUSLA可能能够提供直接确认某些独特的方面的DDM框架，这可能是难以探测在其他方面。
2019-01-01 hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier CF6 White Paper: Multi-Experiment Probes for Dark Energy -- Transients
这份受邀的Snowmass 2021白皮书强调了天文瞬变联合分析在推进HEP科学方面的力量，并介绍了可以实现当前和即将到来的项目所带来的机会的研究活动。感兴趣的瞬变包括引力波事件、中微子事件、强透镜类星体和超新星，特别是Ia型超新星。这些瞬变可以作为宇宙中宇宙学距离的探测器，也可以作为极强引力、高能物理学的宇宙实验室。联合分析是指需要多个实验或设施进行重要协调的工作，因此包括多信使天文学和光学瞬态发现以及分布式后续计划。
2022-10-04 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Probing dark matter with small-scale astrophysical observations
目前对暗物质的理解主要来自于对宇宙中总物质含量的测量，来自于引力物质在非常大尺度上的分布，以及来自于次星系尺度上的旋转曲线和速度色散。然而，小尺度结构很可能是解开宇宙中仍然神秘的85%物质的粒子物理学的关键。利用下一代引力波探测器和先进的天体测量仪器提供的大量高精度测量数据，将有可能对新粒子和暗物质进行新型小尺度天体物理探测。宇宙微波背景和大尺度结构调查将提供互补的限制暗物质模型与独特的小尺度签名。我们列出了小尺度结构和致密物体作为暗物质探测器的研究，并总结了实现目标的要求。
2022-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospects for Heavy WIMP Dark Matter Searches at Muon Colliders
总结暗物质模型约束的图可以帮助可视化同一种实验的不同搜索之间以及不同实验之间的协同作用。在这份白皮书中，我们提出了一个更新的欧洲战略简报书情节，从对撞机搜索的角度来看，在暗物质在能源前沿（EF10）斯诺马斯专题组，从未来的对撞机设施的输入开始。我们以目前使用暗物质工作组推荐的基准模型为LHC搜索绘制的图为起点，该工作组也用于欧洲战略简报书的BSM和暗物质章节。这些图也可以作为关于暗物质互补性的跨边界讨论的起点，并且可以作为这些讨论的结果进行更新。这是一份提交给APS Snowmass流程的EF10专题组白皮书。
2022-05-20 hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier: Synergies between dark matter searches and multiwavelength/multimessenger astrophysics
本白皮书重点介绍在暗物质搜索中遇到的天体物理系统学。通常在间接和直接的暗物质搜寻中，天体物理系统学是对暗物质敏感性的主要限制因素。正如暗物质搜索有多种形式一样，背景也有多种形式。我们试图涵盖在暗物质搜索中产生的主要系统学，使用光子-无线电和伽马射线-宇宙射线，中微子和引力波。例子包括宇宙信使的天体物理来源及其相互作用，可以模仿暗物质的签名。反过来，这又取决于在理解宇宙环境-气体分布、磁场配置-以及相关的核天体物理学方面的相应研究。我们也涵盖了天体物理学的管理天体和星系用于探测暗物质，从黑洞到矮星系。最后，我们涵盖了天体物理学的背景探测的暗物质的分布和运动学，影响了广泛的暗物质的研究。在未来，多信使天文学的兴起，以及将其用于暗物质的新分析方法，将提供各种战略方法来继续增强我们对天体物理背景的理解，以提高对暗物质的敏感性。
2022-03-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing Light Nonthermal Dark Matter at the LHC
研究了最小非热暗物质模型与1-GeV暗物质候选者的对撞机现象，它自然地解释了重子化。由于轻暗物质不受宇称保护，因此它可以在LHC中单独产生。这导致与高能射流相关的大量能量丢失，该高能射流的横向动量分布具有类似雅可比形状的特征。研究了单喷流、双喷流、成对双喷流和双喷流+能量通道缺失的情况。Tevatron和LHC现有的数据为我们的模型提供了重要的界限。
2014-01-08 hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Ultraheavy particle dark matter
本文概述了质量介于10 TeV至普朗克尺度的超重暗物质候选粒子的搜索机遇与挑战，强调现有及新探测技术在未来十年内的贡献，并呼吁发展新分析方法和超高灵敏度探测器技术。
2023-04-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light Higgses at the Tevatron and at the LHC and Observable Dark Matter in SUGRA and D Branes
在mSUGRA，在SUGRA模型与非普适性（NUSUGRA），并在D膜模型的Sparticle景观进行了分析。分析表明存在希格斯质量模式（HPs）（对于$μ>0$），其中CP奇希格斯可能是LSP之外的下一个更重的粒子，有时甚至比LSP更轻。它表明，希格斯生产的截面从惠普通常是最大的提高其在大型强子对撞机检测的前景。事实上，可以看出，最近CDF/DIGs的希格斯生产限制开始对HPs施加限制。还可以看出，$B_s\to μ^+μ^-$限值更严格地限制了HP。预测的希格斯生产截面，这些模式在大型强子对撞机。我们计算中性子质子截面$σ(χp)$的暗物质实验，并表明，最大的$σ(χp)$也产生的HP和进一步的HP和其他一些模式开始受到约束的CDMS和氙10实验的最新数据。最后指出，由于在电荷伴是NLSP的电荷伴斑图（CP）中存在着由大量参数点组成的“墙”，因此在$10^{-44\pm .5}$ cm $^2$范围内发现具有$σ(χp)$的暗物质的前景是光明的。壁，它出现在所有考虑的模型（mSUGRA，NUSUGRA和D膜）和运行到约一个TeV的LSP质量，显着提高的机会，观察暗物质的SuperCDMS，ZEPLIN-MAX，或LUX实验，预计将达到$10^{-45}$ cm $^2$或更高的灵敏度。
2008-04-02 astro-ph hep-ph
B's with Direct Decays: Tevatron and LHC Discovery Prospects in the b\bar{b}+MET Channel
我们探讨了B' \bar{B} '对产生后直接衰变B '->bX的发现前景，其中B'是一种新的夸克，X是一种长寿命的中性粒子。我们在（m_B '，m_X）平面上进行了优化切割，并表明积分亮度为1（10）fb^-1的7 TeV LHC可以排除高达m_B' ~ 620（800）GeV的质量，完全覆盖了由电弱对称性破缺获得质量的新夸克所允许的质量范围。这一分析也适用于其他具有b \bar{b} +MET信号的模型，包括底方波直接衰变为中性伴子的超对称模型，以及奇异夸克直接衰变为GeV尺度暗物质的模型。为了适应这些和其他解释，我们还提出了模型独立的结果的b \bar{b} +MET截面需要排除和发现。
2011-10-14 hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Cosmology and Fundamental Physics from the three-dimensional Large Scale Structure
实验技术的进步使得在不久的将来以高保真度绘制高红移宇宙的三维图成为可能。这将使观测到的体积增加许多倍，同时提供前所未有的对非常大尺度的访问，这些尺度包含有关原始物理学的关键信息。最近发展的理论技术，以及在高红移的非线性的较小尺寸，允许重建的数量级更多的“原始模式”，并应提高我们的理解，通过测量原始的非高斯性和功能的原始功率谱的早期宇宙。除了探测加速膨胀的第一个时期外，这种测量还可以探测暗物质统治时代的暗能量密度，严格限制了广泛的动态暗能量模型。物质功率谱的形状本身就有可能探测到早期暗能量到$z \sim 10^5$的百分之几的分数，探测暗能量一直到宇宙只有几岁的时候。这些测量的精度，再加上CMB的观测，也有希望大大改善我们对相对论性物质的有效数量、中微子质量、空间曲率和引力滑移的限制。线性或准线性大尺度结构的研究与红移调查和CMB目前提供了我们最严格的宇宙学和基础物理的约束。推进红移和体积前沿将以一种易于预测和优化的方式提供有保证的、最先进的重大改进。
2022-09-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The MSSM invisible Higgs in the light of dark matter and g-2
最新的LEP和Tevatron数据放弃了在大统一尺度下高吉诺质量统一的假设，仍然允许最轻的超对称希格斯粒子有很大的分支部分成为不可见的中性伴子。这样的希格斯粒子在大型强子对撞机上可能很难发现，在Tevatron上也几乎是不可触及的。我们认为，这些模型中的一些是兼容的遗物密度，轻slepton与质量不远高于目前的限制是必要的。然而，有一些模型允许更大的slepton质量，而不会与遗迹密度约束相冲突。这是可能的，因为这些中性伴子可以通过Z极有效地湮灭。我们还发现，许多这些模型可以很好地解释，在2σ水平上，在最新的g-2测量的差异。然而，需要在1σ水平上与g-2保持一致，排除了导致最大希格斯分支分数进入LSP的模型。在所有的情况下，我们都可以预期，即使希格斯粒子可能逃脱检测，但通过电荷伴子和中性伴子的产生，即使在Tevatron中也会有丰富的超对称现象。
2001-07-05 hep-ph
A Stringent Limit on the Warm Dark Matter Particle Masses from the Abundance of z=6 Galaxies in the Hubble Frontier Fields
我们表明，最近测量的紫外光度函数的超暗透镜星系在z= 6的哈勃前沿领域提供了一个前所未有的探测质量m_X的暖暗物质候选人独立于重子物理。将最暗星系的丰度与WDM宇宙学中暗物质晕的最大数密度进行比较，在1-sigma置信水平下，热遗迹WDM粒子的质量有一个鲁棒的极限m_X> 2.9 keV，在2-sigma置信水平下，m_X> 2.4 keV，在3-sigma置信水平下，m_X> 2.1 keV。这些构成了迄今为止独立于星系形成所涉及的重子物理学的WDM粒子质量的最严格的约束。我们讨论了我们的结果对不育中微子产生机制的影响。特别是，如果不育中微子是负责的3.5 keV线在X射线团的观测报告，我们的结果坚定地排除了Dodelson-Widrow生产机制，和产量m_{sterile} > 6.1 keV的不育中微子通过Shi-Fuller机制产生。
2016-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Inelastic Frontier: Discovering Dark Matter at High Recoil Energy
在直接探测实验中，粒子暗物质主要是非弹性散射离开原子核，存在着动机良好的模型。这种非弹性跃迁导致DM在地面实验中向上散射到比DM本身重550 keV的激发态。这种大小的非弹性跃迁受到运动学和核形状因子的高度抑制。我们扩展了以前的研究非弹性DM，以确定本界的散射截面，并提高灵敏度的前景。三种场景提供了说明性的例子：几乎纯的Higgsino DM;磁非弹性DM;以及具有暗光子交换的非弹性模型。我们确定的弹性散射率，以及验证，放热转换是可以忽略不计的。目前，截面上最强的边界来自LUX-PandaX的氙（δ< 160 keV）、PICO的碘（160 < δ< 300 keV）和CRESST的钨（当δ> 300 keV时）。有趣的是，一旦δ> 200 keV，弱尺度（和更大的）DM -核子散射截面是允许的.这些实验的相对竞争力取决于每个实验所采用的反冲能的上限，以及对探测器中最重元素质量的强烈敏感性。几个影响，包括相当大的反冲能量依赖的年度调制，并为未来的实验改进进行了讨论。我们表明，氙实验可以改善PICO的结果，如果他们要分析他们现有的数据在一个更大的范围内的反冲能量，即，20-500 keV。我们还推测在CRESST的几个报告事件之间的45-100千电子伏，可以解释为非弹性DM散射。未来的PICO、CRESST和氙实验数据可以通过高能反冲数据的分析来验证这一点。
2017-01-21 hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper:Primordial Black Hole Dark Matter
本白皮书探讨原初黑洞暗物质观测搜寻的科学动机、现状与未来范围，指出多机构支持的未来设施将提升探测灵敏度，需配套分析流程与理论建模，该研究低成本高回报且影响重大。
2022-07-01 astro-ph.CO hep-ph
The 2HD+a model for a combined explanation of the possible excesses in the CDF $\mathbf{M_W}$ measurement and $\mathbf{(g-2)_μ}$ with Dark Matter
CDF实验在Tevatron上对$W$玻色子质量进行的新测量表明，不仅与标准模型的预期存在显著偏差，而且与LEP、Tevatron和LHC上进行的其他精确测量也存在显著偏差。不过，我们还是从表面上看待这种新的测量方法，并将其解释为新物理学的一种效应。我们特别尝试将其与其他可能的异常联系起来，例如最近的μ子$g-2$，并考虑解决标准模型的一些缺点的场景。我们表明，一个模型与两个二重态和轻赝标量希格斯场，辅以一个稳定的等单线态费米子，可以同时解释可能的$M_W$和$(g-2)_μ$异常和帐户的弱相互作用的大质量粒子，可能是负责宇宙中的暗物质。
2022-04-18 hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Dark Matter Physics from Halo Measurements
本文综述如何利用暗物质晕的丰度、密度分布、椭率和自旋等宏观观测约束微观暗物质粒子性质，并总结相关理论、实验方法与新机遇。
2023-04-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cosmology and the Dark Matter Frontier
简要介绍了当前天体粒子物理学中的一些问题，重点是暗物质（DM）问题，其中与LHC物理学的联系特别强。来自普朗克卫星的新数据使支持DM存在的证据更加有力。最受欢迎的，但不是唯一的，宇宙学DM的候选者，弱相互作用大质量粒子（WIMPs），正在通过各种实验进行探测-通过地面探测器的散射直接探测，通过观察DM在银河系中湮灭的产物间接探测，最后在加速器如LHC上进行搜索。该领域正处于一个有趣的情况，所有这些搜索方法都达到了可能很快发现DM信号的敏感性，并且在未来几年内将探索大量模型。当然，人们对积极信号的期望很高，这就要求对“虚假警报”保持谨慎。一些目前令人困惑的和部分相互矛盾的证据DM检测进行了讨论，以及对未来的期望。
2013-09-27 astro-ph.CO hep-ph
Dark Sector Physics at High-Intensity Experiments
暗物质是暗区的一部分吗？在标准模型（SM）力作用下的暗区中性的可能性为暗物质（DM）的存在提供了一个有吸引力的解释，并且是一个引人注目的新物理学方向，可以探索其本身，与中微子质量，层次问题和宇宙的物质-反物质不对称性等各种基本问题有关。由于暗扇区一般与普通物质弱耦合，并且它们可以自然地具有MeV到GeV的质量并尊重SM的对称性，因此它们只受到高能对撞机数据和精确原子测量的轻微限制。然而，即将到来的和拟议中的强度前沿实验将为暗区物理学提供一个前所未有的窗口，在2018年暗物质新倡议（DMNI）BRN报告中被列为优先研究方向。支持这一方案-以多目的实验中的暗区分析的形式，实现接受DMNI资金的强度前沿实验，扩大DMNI的支持，以探索DM的全部广度和可见的最终状态特征（特别是长寿命粒子）在BRN报告中呼吁，并支持一个强大的暗区理论的努力-将使全面探索低质量的热DM里程碑，并大大增强了强度前沿实验发现暗扇区粒子衰变回SM粒子的潜力。
2022-09-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 Dark Matter Complementarity Report
暗物质的基本性质是Snowmass 2021过程的中心主题，延伸到所有前沿。在过去的十年中，探测器技术、分析技术和理论建模的进步使新一代的实验和搜索成为可能，同时扩大了我们可以追求的候选人类型。在接下来的十年里，有很大的潜力可以改变我们对暗物质的理解。在下文中，我们概述了一个在前沿之间合作开发的发现路线图。一个强大的实验组合，深入研究，广泛搜索，并利用技术之间的互补性是解决这个复杂问题的关键，需要专业知识，结果和规划的所有前沿的斯诺马斯2021年的过程。
2022-11-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Ultralight dark matter searches at the sub-Hz frontier with atom multigradiometry
单光子原子梯度测量是一种研究超轻标量暗物质（ULDM）引起的原子跃迁能量振荡的强有力的实验技术。在亚赫兹制度的背景预计将占主导地位的重力梯度噪声（GGN），这是由于周围的实验质量波动。在这项工作中，我们模拟的GGN表面瑞利波，我们构建了一个基于似然性的分析，始终折叠GGN垂直原子梯度仪的灵敏度估计在1兆赫和1赫兹之间的频率窗口。我们表明，在某些地质环境中，GGN可以显着减轻时，操作的多梯度仪配置，其中包括三个或更多的原子干涉仪在同一基线。多梯度仪实验，如未来版本的AION和MAGIS-100，有可能探测区域的标量ULDM参数空间在亚赫兹制度，还没有被排除在现有的实验。
2023-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
SO(10) SUSY GUTs with mainly axion cold dark matter: implications for cosmology and colliders
基于规范群SO（10）的超对称大统一理论具有很高的发展前景。在最简单的模型中，除了规范统一、物质统一和希格斯统一之外，人们还期望t-b-τ汤川耦合统一。汤川统一只发生在非常特殊的GUT尺度边界条件下，导致光谱具有~10 TeV的第一代和第二代标量，TeV尺度的第三代标量和轻gauginos。中性伴子冷暗物质的残余密度被计算为观测值的10^2-10^4倍。如果我们将PQWW解的理论扩展到强CP问题，那么，在测量到的丰度下，暗物质是由轴子和轴子组成的。这样的解决方案解决了几个宇宙学问题。我们预测一个相当轻的胶子，m（胶子）~300-500 GeV，应该可以在Tevatron或即将到来的LHC运行1数据中看到。我们也期望最终从遗迹轴子搜索实验中得到积极的结果。
2010-02-26 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier: The landscape of low-threshold dark matter direct detection in the next decade
本文综述meV至GeV低阈值暗物质直接探测的科学动因、最新进展与未来机遇，并指出通过研发投入和小型项目组合可在未来十年拓展未探索参数空间。
2023-04-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
