Dark Matter Bound States: A Window into the Early Universe
尽管在电弱质量尺度下对点状弱相互作用粒子的实验敏感性很高，但暗物质还没有被发现。这可能暗示了一个更复杂的暗区，有多个状态或复合暗粒子，很像标准模型的复杂性。目前，我们对这种情况的实验敏感性受到缺乏理论理解的限制。对具有不稳定或稳定束缚态的暗物质系统的研究提供了一个平台，可以开发出理解具有复杂现象的暗区所需的重要工具，并可以通过实验测试动机良好的DM场景。
2022-12-29 hep-ph
Prying Open the Dark Sector Window with SBND Off-Target Mode
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Northwestern University（西北大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过将SBND在未来的BNB非目标配置中运行，增强对新物理场景的灵敏度，扩展暗物质探测范围。
2026-03-26 hep-ex hep-ph
Closing the window on $\sim$GeV Dark Matter with moderate ($\sim$$μ$b) interaction with nucleons
本文在DAMIC和XQC实验的基础上，对300 MeV - 100 GeV质量范围内的暗物质在核子上的自旋无关散射截面进行了改进.对于$\approx μ$ b阶的DM-核子截面，假设标准速度分布，我们的结果关闭了以前存在于这个质量范围内的窗口。
2017-12-20 astro-ph.HE hep-ph
Light mass window of lepton portal dark matter
在轻子门暗物质模型中，我们探索了一种新的可能性，即暗物质具有低于1GeV的轻质量。在这个模型中，有涉及暗物质、左手轻子和额外标量偶线的汤川耦合。在轻质量区域，暗物质通过湮灭成中微子而热产生。为了获得正确的遗迹丰度和避免碰撞边界，中性标量需要轻，而带电标量需要比电弱标量重。这样的质谱是通过调整标量势中的四次耦合或引入额外的单重标量来实现的。事实证明，10 MeV-10 GeV的质量区域几乎不受实验和观测的限制。我们还指出，用中微子望远镜从银河系暗物质湮灭中寻找额外的中微子通量是检验我们模型的最好方法。
2022-09-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
A feeble window on leptophilic dark matter
在本文中，我们研究了一个亲轻子暗物质方案，涉及到弱暗物质耦合到标准模型（SM）和压缩暗物质-介质质谱。我们考虑一个简化的模型，其中SM扩展一个马约拉纳费米子，暗物质，和一个带电标量，介体，耦合到SM轻子通过汤川相互作用。我们首先讨论了暗物质遗迹丰度对汤川耦合的依赖性，汤川耦合连续地从冻结到冻结，中间阶段是转换驱动的冻结。专注于后者，然后，我们利用宏观衰变长度的带电标量研究所产生的长寿命粒子签名在对撞机和探索实验达到可行的部分参数空间。
2019-09-02 hep-ph
New Windows on Heavy Dark Matter: Mineral Melt Modelling and X-Ray Readout for Muscovite Mica
Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute（阿瑟·B·麦克唐纳加拿大天体粒子物理研究所）；Queen’s University（女王大学）
本文提出利用白云母作为古探测器，通过Sedov-Taylor热尖峰模型模拟重复合暗物质穿越云母形成的熔融径迹，并开发基于铜背衬对比的快速X射线荧光映射读出方法，实现对微米级损伤特征的大面积扫描，从而为不透明和扩散复合暗物质提供新的探测灵敏度。
2026-06-01 hep-ex hep-ph
A Cosmic Window on the Dark Axion Portal
本文通过 CMB 对暗辐射的约束研究暗轴子门户，发现 MeV 尺度暗光子可在超新星限制与实验排除之间打开参数窗口，允许轴子衰变常数低至约 10^4 GeV，并间接放宽中微子质量上限。
2024-03-28 hep-ph
Axionic Hot Dark Matter in the Hadronic Axion Window
混合暗物质方案可以使COBE数据与观测到的大尺度结构相一致。到目前为止，质量只有几个电子伏特的大质量中微子是唯一被讨论过的热暗物质成分的候选者。我们指出，在混合暗物质的情况下，强子轴子窗口中的强子轴子（f_PDMATHABMM 10^6 GeV）是热暗物质的理想候选者.总结了目前强子轴子研究的局限性。在这个窗口中验证强子轴子的最有希望的方法是来自太阳中热激发的$^{57}$ Fe的M1跃迁的几乎单色太阳轴子的共振吸收，以及来自另一颗超新星的水Čerenkov探测器中的"轴子爆发“的观测。
1998-05-23 astro-ph hep-ph
Natural SUSY Dark Matter: A Window on the GUT Scale
超对称性的一个关键动机是它为暗物质提供了一个天然的候选者。在很长一段时间里，这个候选粒子的密度在超对称性参数空间的大部分范围内都落在宇宙学的范围内。然而，随着WMAP的精确结果，很明显，大部分的超对称性参数空间不再适合观测到的遗迹密度。这就导致了超对称性不再能为暗物质提供自然解释的说法。我们通过量化不同暗物质区域所需的微调程度来解决这一问题。我们发现，暗物质区域在所需的调谐程度上差异很大。然后，这种程度的调整可以用于提供对大统一理论尺度下超对称性破缺结构的有价值的见解。
2007-05-31 hep-ph
Superparticle Mass Window from Leptogenesis and Decaying 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。我们分析了在大统一尺度下具有普遍边界条件的超引力模型的含义。与低能观测值一起，我们得到了一个超粒子质量的窗口，这将很快在大型强子对撞机上被探测到，以及一个允许的再加热温度范围。
2008-11-28 astro-ph hep-ph hep-th
On the Simulation of Hidden Parton Showers in the Conformal Window
针对共形窗口内隐藏谷暗区理论的喷注无法定性模拟的问题，研究指出现有事件生成器部分子簇射的两圈跑动耦合近似适用性不足，提出需在模拟中实现精确两圈跑动耦合及对应Sudakov因子以支撑相关唯象研究。
2025-07-31 hep-ex hep-ph
Constraining the window on sterile neutrinos as warm dark matter
不育中微子可能是我们今天拥有的最好的暖暗物质候选者之一。不育中微子质量的上限和下限都来自天文观测。我们表明，适当的中微子动量分布的包含减少允许的区域为2.6 keV < m < 5 keV的最简单的模型。因此，寻找E=m/2的谱线比以往任何时候都更有意义。
2002-02-04 astro-ph hep-ph
Towards Closing the Window on Strongly Interacting Dark Matter: Far-Reaching Constraints from Earth's Heat Flow
我们指出了一个新的和很大程度上模型无关的约束与核子的暗物质散射截面，当这个量大于典型的弱相互作用的暗物质候选人。当地球上的暗物质捕获率很高时，暗物质自湮灭产物的能量沉积率将大大超过地球上测得的热流。这将自旋无关截面约束提高了许多数量级，并关闭了天体物理约束（在非常大的截面）和地下探测器约束（在小的截面）之间的窗口。在适用的质量范围内，从大约1到大约10^{10} GeV，暗物质与核子的散射截面从上面受到后面的约束，因此必须是真正弱的，就像通常假设的那样。
2007-10-12 astro-ph hep-ph nucl-th
Light mass window of inert doublet dark matter with lepton portal interaction
本文研究了轻标量惰性双态暗物质模型，通过调节标量四次耦合使最轻惰性标量质量低于10 GeV，并分析了其作为暗物质在遗迹密度、探测及对撞机搜索等方面的物理特性。
2023-10-20 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Majoron Cosmological Window: Dark Matter and Thermal Leptogenesis
Institute for Particle Physics Phenomenology, Department of Physics, Durham University（达勒姆大学粒子物理现象学研究所）；Instituto de Física Teórica UAM/CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学理论物理研究所UAM/CSIC）；Institute for Astroparticle Physics (IAP), Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院天体粒子物理研究所(IAP)）；Department of Physics, University of Basel（巴塞尔大学物理系）
本文研究了Majoron暗物质与高能级热轻子生成同时存在的宇宙学可行区域，通过约束右-handed-neutrino质量尺度，确定Majoron丰度和可见暗物质衰变耦合强度，结合暗物质生产机制和暖暗物质限制，映射出Majoron宇宙学窗口，并展示未来X射线和伽马射线望远镜可探测剩余参数空间。
2026-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Opening a new window for warm dark matter
本文在最小标准模型的基础上，用质量低于电弱标度的三个单重态费米子（$ν$ MSM）来研究暗物质无菌中微子的参数范围。这个简单的模型可以解释很多现象，包括中微子振荡、重子生成、脉冲星速度和早期再电离。两个较重的无菌中微子的存在以及它们衰变中产生熵的可能性，拓宽了暗物质无菌中微子（或其他类型的暗物质，例如引力子）的参数范围。此外，原始生产的暗物质不育中微子允许逃脱大多数的限制。
2006-05-12 astro-ph hep-ph
Light fermionic dark matter window in the scotogenic inverse seesaw model
South China Normal University（华南师范大学）；State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, Institute of Quantum Matter, South China Normal University（核物理与技术国家重点实验室，量子物质研究所，华南师范大学）；Guangdong Basic Research Center of Excellence for Structure and Fundamental Interactions of Matter, Guangdong Provincial Key Laboratory of Nuclear Science（物质结构与基本相互作用广东省基础研究卓越中心，广东省核科学重点实验室）
本文研究了scotogenic反见锯模型中轻费米子暗物质候选者的窗口，通过结合中微子振荡数据、电轻子味违反过程、希格斯和Z玻色子不可见衰变、暗物质 relic 密度和直接探测数据，确定了58 GeV到63 GeV的暗物质质量范围，该范围可满足所有约束条件。
2026-03-24 hep-ph
Non-Canonical Nucleon Decays as Window into Light New Physics
本研究指出非经典核子衰变可用于探测GeV级以下的轻新物理粒子，提出基于可见衰变末态动量的通用探测策略，为现有及未来的中微子实验开辟了新的物理研究方向。
2024-07-10 hep-ex hep-ph
Single top polarisation as a window to new physics
我们讨论了在大型强子对撞机（LHC）的$t$通道过程中，以四费米子算符为参数的重新物理对单顶（反）夸克极化的影响。研究发现，对于含有右手顶夸克场的算符，其对纵极化的相对影响是对总截面的相对影响的两倍。这种对可能的四个费米子贡献的增强的依赖性使得偏振测量特别有趣，特别是在高动量时。
2017-04-15 hep-ex hep-ph
Lepton collider as a window to reheating via freezing in dark matter detection. Part II
本文研究了通过紫外冻结入产生标量和费米子暗物质的过程，发现ILC上的单光子和双轻子信号可探测此类暗物质，且仅在玻色再加热场景下能获得正确暗物质丰度，从而建立对撞机信号与后暴胀动力学的独特关联。
2025-07-17 gr-qc hep-ex hep-ph
The top-quark window on compositeness at future lepton colliders
在复合Higgs（CH）模型中，需要顶夸克和新的强相互作用扇区之间的大混合来产生相当大的Yukawa耦合。因此，涉及顶夸克和左手底夸克的精确测量为探索这种新的物理场景提供了一个有趣的机会。我们研究的影响，第三代夸克对生产在未来的轻子对撞机，转化为CH参数空间的前瞻性有效场理论的敏感性。我们的研究结果表明，人们可以通过顶部门户网站，特别是在TeV的质心能量探测自然CH参数空间的一个显着的部分。
2018-07-26 hep-ex hep-ph
Indirect Detection of Low-mass Dark Matter Through the $π^0$ and $η$ Windows
我们考虑寻找伽马射线产生的湮灭或衰变的低质量暗物质的夸克夫妇。在这种情况下，大多数光子是由$π^0$或$η$介子的衰变产生的。由于介子质量的不同，这些衰变产生明显不同的光子特征。我们评估的能力，未来兆电子伏范围的天文台约束强子最终状态产生的暗物质湮灭或衰变的光子光谱的形状。然后，我们评论如何使用这些信息来确定的暗物质耦合到夸克流的属性，基于低能QCD的近似对称性。
2023-01-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Re-opening dark matter windows compatible with a diphoton excess
我们调查了一个简单的设置，在双光子不变的质量分布在$750$ GeV附近的过剩，所看到的ATLAS和CMS合作，起源于通过一对准直光子对。在这个框架中，标量态$s$衰变为两个轻的伪戈德斯通玻色子$a$，每个玻色子随后衰变为一对被误认为单个光子的准直光子。在自发对称性破缺的最小范围内，我们表明，耦合一个复杂的标量场$Φ=(s+ia)/\sqrt{2}$的费米子暗物质候选人$χ$，也负责产生其质量，允许正确的遗物密度在一个大的区域的参数空间，而不被排除的直接或间接的检测实验。此外，正确的遗迹丰度可以自然地与谐振场$s$的相对大的宽度共存。
2016-08-30 hep-ph
Dark Kinetic Heating of Neutron Stars and An Infrared Window On WIMPs, SIMPs, and Pure Higgsinos
我们确定了一个很大程度上独立于模型的暗物质与核子和电子的相互作用的签名。星系晕中的暗物质，在引力作用下加速到光速的一半以上，向中子星散射，并将动能储存到中子星中，将中子星加热到红外黑体温度。由此产生的辐射可能会被詹姆斯韦伯太空望远镜，三十米望远镜或欧洲极大望远镜探测到。这种机制也会产生星系核球中中子星的光辐射，以及星系中心附近的X射线辐射，因为这些区域的暗物质密度更大。对于GeV-PeV质量的暗物质，暗动力学加热最初会暴露任何自旋无关或自旋相关的暗物质-核子截面超过$2 \times 10^{-45}$ cm $^2$，在更多的望远镜曝光后，灵敏度会提高。对于轻于GeV的暗物质，由于泡利阻塞，截面灵敏度与暗物质质量成反比;对于重于PeV的暗物质，由于需要多个散射体来捕获，截面灵敏度与质量成线性比例。未来对暗区加热的中子星的观测可以确定暗物质是在中子星中湮灭还是仅仅动力学加热。由于在相对论性的核子散射中会发生高达几个GeV的非弹性态间跃迁，因此也可以发现像纯希格斯玻色子那样难以捉摸的非弹性暗物质。
2017-04-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
(Almost) Closing the $ν$MSM Sterile Neutrino Dark Matter Window with NuSTAR
我们使用NuSTAR观测银河系中心的无菌中微子暗物质的辐射衰变的X射线线搜索。由于没有发现未知谱线的证据，我们对无菌中微子的质量和混合角进行了限制。在10-50 keV的大部分质量范围内，这些现在是最强的极限，在某些质量上比以前的极限提高了约10倍。在中微子最小标准模型框架中，由于暗物质产生和结构形成的额外限制，允许的参数空间减少了一半以上。未来的NuSTAR观测可能能够覆盖大部分剩余的参数空间。
2016-12-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The window on heavy charged dark matter was never open
University of Warsaw（华沙大学）；New York University（纽约大学）
该研究反驳了 Chuzhoy-Kolb 关于特定质量范围重带电暗物质可存在的主张，并通过 CRPropa 轨迹模拟表明物理银河系磁场模型下该窗口并未打开。
2025-10-19 astro-ph.HE hep-ph
Lepton collider as a window to reheating via freezing in dark matter detection. Part I
提出通过冻结入暗物质的对撞机信号推断宇宙再加热温度的方法，在正负电子对撞机单光子信号中演示，并指出该方法可关联再加热动力学、DM模型与对撞机信号。
2025-09-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The high energy window of probing dark matter with cosmic-ray antideuterium and antihelium
在低于GeV的低动能下，宇宙线反核通常被认为是暗物质间接探测的重要观测量。由于初级CR通量向高能量快速下降，预期CR中的次级反核在高能量区域（每个核子$\gtrsim 100$ GeV）中被显著抑制。如果DM粒子很重，DM的湮没产生可以得到很大的提高，因此DM湮没产生的反核通量在高能时可以超过次级本底，这为DM的间接探测打开了一个高能窗口。我们研究了探测湮灭成高能反核的重DM粒子的可能性。利用蒙特卡罗产生器$\texttt{PYTHIA}$、$\texttt{EPOS-LHC}$和$\texttt{DPMJET}$以及合并模型模拟了反核的产生，并利用AMS-02和HAWC的反质子数据以及HESS星系中心γ射线数据约束了DM湮灭截面。我们发现，这一结论取决于DM密度分布的选择。对于DM粒子质量为$\gtrsim 10$ TeV的"Cored"型分布，DM湮灭的贡献可以超过高能区的次级背景，这打开了高能窗口。而对于"Cuspy"型轮廓，多余的消失。
2021-03-30 hep-ph
Light dark-matter window constrained by \boldmath$K^+\toπ^+$$+$$\not{\!\!E}$
基于 NA62 的 $K^+\ oπ^+$$+$$\ ot{\!\!E}$ 观测，在有效场论框架内研究轻标量暗物质 $ϕ$ 对 kaon 衰变的影响，发现其质量在 110-130 MeV 时可饱和新物理窗口，并受遗迹丰度与直接/间接探测约束，为暗物质场景提供互补限制。
2025-09-18 hep-ex hep-ph
GRB lensing parallax: Closing primordial black hole dark matter mass window
如果原始黑洞（PBH）的质量介于$10^{-16}M_{\odot} \lesssim M \lesssim 10^{-11} M_{\odot}$和暗物质（DM）之间，那么它的丰度目前是允许的。这个最轻的质量范围很难通过正在进行的引力透镜观测来探测。在本文中，我们主张一个旧的想法，透镜视差的伽马射线暴（伽玛暴），同时观察到的空间分离的探测器，可以探测到不受约束的质量范围，和附近的恒星可以探测到一个更大的质量范围。除了伽玛暴的各种优良性质外，我们周围的天体物理距离- $r_\oplus \text{--}$ AU -刚好大到足以用最轻的PBH DM来分辨伽玛暴透镜。
2020-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A New Window into Gravitationally Produced Scalar Dark Matter
本文研究了标量暗物质场与引力间的非最小耦合场景，通过施加CMB、遗迹丰度等约束，发现非最小耦合扩展了参数空间，将暗物质质量下限降至$2 \ imes 10^{-4} \, \ m{eV}$。
2024-02-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs Decays as a Window into the Dark Sector
本文介绍了一种与U（1）d规范群相联系的光矢量玻色子Z_d，用来解释某些天体物理观测和低能实验室异常。在这样的模型中，希格斯玻色子可能衰变为X+Z_d，其中X=Z，Z_d或γ。在这里，我们提供了这些衰变率的估计作为Z_d耦合的函数，通过质量混合（例如通过一个扩大的希格斯机制）或通过重新费米子环，并检查隐含的LHC现象。我们的研究集中在更高的m_{Z_d}的情况下，>几个GeV，其中的速率是潜在的可测量的LHC，参数空间的有趣的区域，在一个补充的水平，低能量的实验搜索的Z_d。我们还展示了如何测量Z_d偏振（纵向与横向）可以用来区分这些罕见的衰变的物理基础。
2013-07-12 hep-ph
High-energy neutrino signals from supernova explosions: a new window into dark photon parameter space
本文提出利用超新星爆发中200–400 MeV暗光子衰变产生的高能中微子作为新物理信号，以模型无关且稳健的方式探测暗光子等超出标准模型的微弱相互作用粒子。
2024-04-30 astro-ph.HE hep-ph
Breakdown of Hawking Evaporation opens new Mass Window for Primordial Black Holes as Dark Matter Candidate
本文考虑霍金半经典近似在半衰期后失效导致蒸发受抑制的效应，重新审视原初黑洞的宇宙学与天体物理学约束，发现原有限制在合理参数范围内完全消失，从而为低于 $10^{10}$ g 的轻原初黑洞作为暗物质候选者开辟了新窗口。
2024-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The windows for kinetically mixed Z'-mediated dark matter and the galactic center gamma ray excess
最简单的隐藏扇区之一是费米子暗物质$χ$与$Z'$规范玻色子的耦合，规范玻色子与标准模型超荷具有纯粹的动力学混合。我们考虑了来自遗迹密度、直接探测和对撞机实验的组合约束，其中暗物质是狄拉克或马约拉纳费米子。我们指出敏感性的细节，紫外线完成马约拉纳模型。对于动力学混合参数$ε\le 0.01$，只有残余密度和直接检测是相关的，而对于较大的$ε$，电弱精度，LHC双轻子，和丢失的能量约束变得重要。我们确定区域的参数空间的$m_χ$，$m_{Z'}$，暗规范耦合和$ε$是最有希望的发现，通过这些实验探针。我们研究了模型与银河系中心γ射线过剩的兼容性，发现狄拉克模型在2 - 3 $σ$水平的协议。
2014-12-20 astro-ph.GA 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
In Situ Measurements of Dark Photon Dark Matter Using Parker Solar Probe: Going beyond the Radio Window
该研究利用 Parker Solar Probe 在日冕内的原位电场测量，探测 10 kHz–20 MHz 频段的暗光子暗物质共振转化信号，并对动力学混合参数给出超越现有宇宙微波背景限制的最新约束。
2025-07-28 astro-ph.CO astro-ph.IM astro-ph.SR
Neutralino Dark Matter in mSUGRA: reopening the light Higgs pole window
最轻的中性伴子$\tildeχ_1^0$必须具有正确的热残余密度才能解释宇宙中所有的暗物质，这一要求强烈地限制了一般超对称模型的参数空间，特别是mSUGRA模型。最近改进的计算质量的轻CP甚至希格斯玻色子$h$存在于这个模型中，并增加了中心值的质量的顶夸克，重新打开的可能性，$2 \mlsp \lsim m_h$。在该"$h-$极区“中，LSP湮灭截面通过$s-$通道中的近共振$h$交换而增强，从而将残余物密度降低到可接受的值。我们描绘了相应的区域mSUGRA参数空间，并探讨其现象。特别是，我们发现强大的上限的质量的胶子，较轻的电荷和LSP。
2005-04-27 astro-ph hep-ph
Unlocking the Inelastic Dark Matter Window with Vector Mediators
本文研究一般矢量媒介子下的非弹性暗物质，分析其遗迹密度及宇宙学、实验限制，发现与重子数、轻子数耦合的新可行参数窗口，并提供可自定义规范电荷的 Python 遗迹密度计算库。
2025-05-13 hep-ph
Exploring the ultra-light to sub-MeV dark matter window with atomic clocks and co-magnetometers
粒子暗物质的质量可以从超轻候选者的质量$m_χ\sim 10^{-21}\,$ eV到远远超过GeV的尺度。传统的实验室搜索对接近弱标度的质量范围很敏感，而需要新的技术来探索这个领域之外的候选者。特别是较轻的候选者由于其动量小而难以检测。在这里，我们研究了两个实验装置，{ \it不需要转移的动量}来检测暗物质：原子钟和共同磁强计。这些实验通过非常精确地测量不同角动量的原子状态之间的能量差来探测与物质自旋耦合的暗物质。这种耦合在大多数暗物质模型中是可能的（甚至是自然的），我们将当前的实验灵敏度转化为对不同暗物质模型的影响。据发现，从目前的原子钟和合作磁力计的约束可以在$m_χ\sim 10^{-21}-10^3\,$ eV的质量范围内的竞争力，取决于模型。我们还评论了不同的天体物理中微子背景的（可忽略的）影响。
2019-09-12 astro-ph.CO hep-ph quant-ph
Superhorizon Isocurvature as a Window into Dark Matter Production
PRISMA + Cluster of Excellence & Mainz Institute for Theoretical Physics, Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文研究原初等曲率扰动下超视界曲率演化，提出暗辐射扇区可在无直接相互作用时产生暴胀子等曲率，并展示其能区分冻结入与冻结出暗物质产生机制。
2026-09-09 astro-ph.CO hep-ph
The New DAMA Dark-Matter Window and Energetic-Neutrino Searches
最近，DAMA/LIBRA合作组织重申并加强了他们的声明，即在其信号速率中发现了年度调制，并将这一观察结果解释为暗物质粒子在8.2 sigma置信水平上的证据。此外，还注意到沟道效应可以使WIMP通过与原子核的自旋无关的相互作用弹性散射，产生DAMA/LIBRA观察到的信号，而不超过CDMS，XENON，CRESST，CoGeNT和其他直接检测实验的限制。然而，为了容纳这个信号，负责的暗物质粒子的质量必须相对较轻，m_{DM} \lsim 10 GeV。这样的暗物质粒子将以非常高的速率被太阳捕获和湮灭，导致潜在的大通量GeV级中微子。我们计算的中微子光谱产生的WIMP湮灭在太阳和现有的限制，从超级神冈可以用来关闭一个显着的DAMA区域的一部分，特别是如果暗物质粒子产生τ轻子或中微子在相当大的一部分，其湮灭。我们还确定了与DAMA一致的自旋相关的WIMP核弹性散射参数空间。Super-Kamiokande对自旋相关场景的限制更加严格-它们排除了DAMA区域中任何自湮灭的WIMP，这些WIMP在中微子，τ轻子或粲夸克或底夸克的任何组合中湮灭了1%或更多的时间。
2008-08-19 hep-ph
WIMPs Without Weakness: Generalized Mass Window with Entropy Injection
我们研究一般冻结的情况下，任意数量的初始和最终的暗物质粒子参与的数量变化的冻结相互作用。我们考虑一个简单的扇区，其中有两种粒子经历了这样的热冻结;其中一种遗迹是稳定的，并产生了今天的暗物质，而另一种则衰变到标准模型，将显着的熵注入到热浴中，稀释了暗物质的丰度。我们表明，这种设置可以导致一个稳定的遗迹人口，再现所观察到的暗物质丰度，而不需要弱规模的群众或耦合。最终的暗物质丰度估计分析。我们进行这种计算的任意温度依赖的冻结过程中，并确定可行的暗物质质量和截面范围，解释所观察到的暗物质丰度。这种设置可以用来打开参数空间的重（以上的幺正性界限）或轻（次GeV）暗物质的候选人。我们指出，探测我们的参数空间的大部分的最佳策略是寻找早期物质主导时代的签名。
2021-11-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Continuous Gravitational Waves: A New Window to Look for Heavy Non-annihilating Dark Matter
本文提出利用LISA和BBO等下一代空间引力波探测器，通过观测由积累暗物质转变而成的类太阳恒星双星产生的连续引力波，来约束重非湮灭暗物质的质量及其与核子的相互作用截面。
2024-08-05 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Opening up the QCD axion window
我们提出了一种新的机制来耗尽的QCD轴子的能量密度，使衰变常数高达$f_a \simeq 10^{17}\,\rm{GeV}$可行的一般初始条件。在我们的设置中，轴子耦合到一个无质量的暗光子的耦合是适度强于轴子耦合胶子。当轴子场开始振荡时，通过快子不稳定性大量产生暗光子，并且可以实现轴子密度的指数抑制。对于参数空间的很大一部分，宇宙的暗辐射分量可以在即将到来的CMB实验中观察到。这种轴子密度的动态耗尽改善了膨胀尺度上的等曲率约束。在粒子产生开始之前，耗尽也放大了进入视界的尺度上的功率谱，可能导致轴子微团。
2018-03-16 hep-ph
A black hole window into p-wave dark matter annihilation
提出了一种新的方法来测量或限制由超大质量黑洞引起的密度尖峰内暗物质（DM）湮灭的p波抑制截面。我们表明，高DM密度，加上增加的速度色散，在这样的尖峰结合起来，使热p波湮灭截面可能可见的银河系中心（GC）的伽马射线观测。所得到的DM信号是明亮的中心点源，其具有在不存在来自光晕的可检测的空间延伸信号的情况下源自DM湮灭的发射。我们定义了两个简单的参考理论DM与热p波湮灭截面，并建立新的限制结合粒子和天体物理参数空间的这些模型，证明费米是目前敏感的热p波DM在广泛的可能的情况下DM分布在GC。
2015-06-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Statistical Uncertainties of the $N_\text{DW} = 1$ QCD Axion Mass Window from Topological Defects
我们回顾了QCD轴子弦和畴壁模拟的结果，并将相关的不确定性，包括QCD不确定性，传播到轴子遗迹密度的计算中。我们比较了两组不同的研究，并使用宇宙学的约束，进行统计推断后通货膨胀的Peccei-Quinn对称性破缺的情况下的轴子质量窗口。对于暗物质轴子在最近的模拟推断适度的红外主导的光谱，这导致一个中值暗物质轴子质量为0.50 meV，而95%的可信区间在最高的后验密度是0.48和0.52 meV之间。对于另外包括弦畴壁衰变的替代模拟（但对光谱具有不同的总体推断），这些数字为0.22 meV和[0.16，0.27] meV。放宽条件，所有的暗物质的轴子，轴子质量窗口完成的上限约为80 meV，这来自暗辐射的约束。这证实了轴子质量可以相当精确地限制统计不确定性，并进一步要求对模拟中系统不确定性的各种来源进行更详细的分析。
2022-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Opening the window to the cogenesis with Affleck-Dine mechanism in gravity mediation
观测到的重子和暗物质密度相等，最大可达5倍。这一观测结果表明，重子不对称性和暗物质具有相同的起源。Affleck-Dine重子发生机制是这方面最有前途的机制之一。Q球，通常在早期宇宙中形成，与阿弗莱克-戴恩重子生成有关，衰变为超对称粒子和夸克。最近有人指出，夸克湮灭为夸克对Q球衰变率有显著贡献，Q球衰变为超对称粒子的分支比与以前的估计不同。本文从改进的Q球衰变率出发，重新讨论了引力中介作用中重子和暗物质同生的假设。发现当质量为0.3-1 TeV的Wino是暗物质时，成功的共生发生。
2013-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Ultra-light dark matter with non-canonical kinetics reopening the mass window
针对模糊暗物质质量窗口被莱曼-α观测关闭的问题，提出基于非正则动力学和DBI理论的k-ULDM方案，通过改变声速演化重新打开质量窗口，为暗物质小尺度结构形成提供新途径。
2025-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Closing the window on WIMP Dark Matter
我们研究的情况下，暗物质是一个弱相互作用粒子（WIMP）嵌入在电弱多重态。特别是，我们考虑真正的SU（2）表示零超荷，自动避免直接检测约束的树级Z-交换。我们首次计算了标量和费米子WIMP的所有可计算的热质量，包括索末菲增强和束缚态的形成在领先的规范玻色子交换和发射。几百TeV的WIMP质量被证明是兼容的湮灭截面的s波么正性，和微扰性。我们还提供了所有多重态质量的理论不确定性，这对于大SU（2）多重态是重要的。然后，我们概述了在未来的实验中探索这些场景的策略。电弱3-plets和5-plets的质量高达约16 TeV，可以在高能μ子对撞机上有效地探测。我们研究各种实验签名，如单和双规范玻色子发射丢失的能量，和消失的轨道，并确定探测热暗物质质量所需的对撞机能量和光度。更大的多重态是任何现实的未来对撞机都无法达到的，但可以在未来的伽马射线望远镜中进行测试，并可能在大曝光液体氙实验中进行测试。
2022-01-18 hep-ph
Limits on axions and axionlike particles within the axion window using a spin-based amplifier
对轴子和类轴子粒子的研究可能是解开宇宙中一些最深层谜团的钥匙，比如暗物质和暗能量。在这里，我们使用最近证明的自旋为基础的放大器，以约束这样的假设粒子在动机良好的"轴子窗口“（1 $μ$ eV-1 meV）通过搜索一个奇异的自旋-自旋极化电子和中子自旋之间的相互作用。关键成分是使用超极化的长寿命$^{129}$自旋核作为一个放大器的赝磁场所产生的外来相互作用。利用这种自旋传感器，我们得到了耦合常数$g_p^e g_p^n$乘积的直接上界。基于自旋的放大器技术可以扩展到搜索标准模型之外的各种各样的假设粒子。
2022-01-24 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Terrestrial Effects on Dark Matter-Electron Scattering Experiments
一个经过充分研究的可能性是，暗物质可能存在于一个与标准模型隔绝的扇区中，除了所谓的光子入口：普通光子和暗光子之间的动力学混合。这种相互作用可以在暗物质直接探测实验中进行探测，而涉及探测暗物质-电子散射的新实验技术为亚GeV暗物质提供了新的灵敏度。然而，通常隐含地假设暗物质在穿过地球到达探测器时没有改变。本文详细研究了地球阻止对暗物质暗光子模型的影响，发现地球阻止显著降低了XENON 10和DAMIC模型的灵敏度。特别地，我们发现XENON 10仅排除在（5-3000）MeV范围内的质量，而DAMIC仅探测（20-50）MeV。它们相应的截面灵敏度降低到XENON 10的$(5\times 10^{-38}-10^{-30})~{\rm cm}^{2}$和DAMIC的$\sim 10^{-31}~{\rm cm}^{2}$周围的小窗口之间的截面窗口。我们还研究了未来DAMIC运行的影响。
2017-07-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Can a Breakdown of Hawking Evaporation Open a New Mass Window for Primordial Black Holes as Dark Matter?
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC)（威斯康星冰立方粒子天体物理中心）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of North Florida（北佛罗里达大学）；Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；University of Utah（犹他大学）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
研究探讨霍金蒸发崩溃是否能为质量在10^4 g至10^10 g之间的原始黑洞作为暗物质提供新窗口，指出若相变瞬间则成立，否则会限制轻质量黑洞作为暗物质的可能性。
2026-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
EDGES of the dark forest: A new absorption window into the composite dark matter and large scale structure
提出利用电磁波谱中的“暗森林”吸收特征探测复合暗物质，发现该方法对暗物质自相互作用敏感，并能解释CMB谱畸变及EDGES异常吸收。
2024-03-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
