The Relic Abundance of Massive Colored Particles after a Late Hadronic Annihilation Stage
我们讨论了大量的长寿命的有色粒子的质量的顺序为1 TeV的遗迹丰度。我们首先考察大质量有色粒子只有标准颜色的情况。接下来我们考虑M.卢蒂，其中有色粒子在一个比粒子质量小得多的非阿贝尔规范群下变换。在这两种情况下，遗迹丰度减少通过一个“后期”强子湮灭阶段。在第二种情况下，残余夸克与普通夸克结合，形成分数带电体和反常重同位素，残余夸克丰度的界限变得非常严格。然而，夸克之间的力有一个新的限制部分，通过宏观弦表现出来，由此产生的有效的“非常晚”的湮灭将遗迹丰度降低到可接受的水平。讨论了在LHC上产生和探测这种粒子的前景以及所产生粒子的命运。
2007-12-17 astro-ph hep-ph
Dark matter and radiative neutrino masses in conversion-driven scotogenesis
暗生模型产生的马约拉纳中微子质量辐射，与暗物质粒子运行在循环。我们探索的参数空间中的费米暗物质的遗物密度产生通过转换驱动的冻结机制。只要活性中微子是分层的，小的汤川耦合就有必要启动转换过程的化学退耦合，从而自然地产生小的中微子质量。该模型还可以解决最近报道的偏差在$W$玻色子质量，同时满足直接检测，带电轻子味违反以及碰撞边界的约束。参数空间的一部分导致长寿命粒子的签名被探测在大型强子对撞机。
2023-02-01 hep-ph
Two Component Doublet-Triplet Scalar Dark Matter stabilising the Electroweak vacuum
提出了一种双分量标量DM方案，该方案包括一个附加标量双合和一个$Y$ = 0标量三元组。随后的暗物质现象学的关键特征突出强调两个暗物质组件之间的相互转换。对于合适的模型参数的选择，我们表明，这种相互转换可以解释所观察到的遗迹丰度时，二重态暗物质组件的质量在\emph{desert}区域，而三重态组件具有亚TeV的质量。这一发现对于已知预测纯量双重态和三重态独立情况下遗迹丰度不足的质量区域来说非常重要。此外，我们还表明，目前的情况下，可以稳定的电弱真空普朗克尺度的参数空间负责必要的暗物质观测。
2022-05-30 hep-ph
Conversions in two-component dark sectors: a phase space level analysis
本文基于Coy暗物质模型研究双组分暗区转换，通过相空间分布数值分析量化其对动力学平衡偏离及遗迹丰度的影响，发现转换可显著改变丰度与伽马射线通量，影响模型唯象学。
2025-02-12 astro-ph.CO hep-ph
BBN with Late Electron-Sterile Neutrino Oscillations - The Finest Leptometer
比重子不对称性大几个数量级的遗留轻子不对称性可能隐藏在遗留中微子背景中。没有直接的理论或实验限制其大小和符号是已知的。间接宇宙学约束的范围从$|L|<0.01$到$L<10$。我们讨论了一个具有晚期无电子中微子振荡的BBN模型，它是一个很好的轻子振荡器--它能够感觉到极小的遗留轻子不对称性-- $|L|>10^{-8}$。这种灵敏度是通过这样小的$L$对中微子振荡的影响来实现的，抑制或增强它们，从而改变最初产生的$^4He$。在模型和$ L \ge 10^{-10}$的整个振荡参数范围内，数值分析了$L$对前BBN时期核子冻结的影响。本文还简要讨论了晚期电子不育振荡产生的振荡不对称性及其对原始$^4He$的影响。
2011-01-21 hep-ph
Adiabatic Conversion of ALPs into Dark Photon Dark Matter
本研究提出一种在背景磁场下将失准轴子样粒子动态转化为暗光子的机制，利用一阶相变产生的隐藏区磁场，可在宽暗光子质量范围内重现暗物质遗迹丰度，为暗光子暗物质起源提供新途径。
2025-06-17 hep-ph
Dark matter conversion as a source of boost factor for explaining the cosmic ray positron and electron excesses
在相互作用的多组分暗物质（DM）模型中，如果DM组分的质量接近简并，并且它们之间的相互作用足够强，那么相对较重的DM组分可以在热退耦后的较晚时间转变为较轻的DM组分。因此，最轻的DM组分的残余密度可以在后期显著增强。这可能有助于解释最近的DM间接搜索实验，如PAMELA，Fermi-LAT和HESS等报道的正电子和电子过剩所需的升压因子的替代来源。
2011-12-17 hep-ph
Late-time Entropy Production from Scalar Decay and Relic Neutrino Temperature
中微子退耦后低温时期标量衰变产生的熵将改变残余中微子温度与CMB温度的比值，从而改变中微子有效种类数N_eff的值。这种标量衰变与热膨胀后的再加热有关，热膨胀被认为是为了稀释大质量粒子，如超对称理论和弦论中的模子和引力子。这种熵产生对残余中微子温度比的影响是用半解析的方法计算的，而最近从WMAP卫星和2dF星系数据中得到的这个比率的下限被用来设定标量衰变常数的下限为~ 1.5 x 10^-23 Gev，对应的再加热温度约为3.3 Mev。
2003-09-04 astro-ph hep-ph
Fermion Singlet Dark Matter in a Pseudoscalar Dark Matter Portal
我们探讨一个简单的扩展标准模型包含两个规范单态：狄拉克费米子和一个真正的赝标。在参数空间的某些区域，两个单态都是稳定的，不需要额外的对称性，然后成为一个可能的双组分暗物质模型。我们研究了残余丰度生产通过冻结，后者确定的湮灭，转换和半湮灭。研究了来自不可见希格斯衰变、暗物质遗迹丰度和直接/间接探测的实验约束。我们发现三个可行的区域的参数空间，该模型是敏感的间接搜索。
2021-10-06 hep-ph
Interplay of gaugino (co)annihilation processes in the context of a precise relic density calculation
最新的普朗克数据使人们能够以前所未有的精度确定暗物质遗迹的密度。为了在理论方面达到相当的精度，我们计算了最小超对称标准模型（MSSM）中最相关的湮灭和共湮灭过程的全部$\mathcal{O}(α_s)$修正。这些过程的相互作用进行了讨论。辐射修正对所得到的遗物密度的影响被认为是大于普朗克数据的实验不确定性。
2015-10-30 hep-ph
Precise Prediction of the Dark Matter Relic Density within the MSSM
根据最新的普朗克实验结果，暗物质残余物的密度被确定得前所未有的精确。为了减少当前暗物质遗迹密度预测中的理论不确定性，我们计算了对中性伴子（共）湮灭过程的次领先阶SUSY QCD修正，包括库仑增强效应.我们表明，这些修正可以有显着的影响宇宙学上青睐的MSSM参数空间，因此参数研究和全球拟合的普遍兴趣。
2015-10-21 hep-ph
Relic abundance of dark matter in universal extra dimension models with right-handed neutrinos
在具有右手中微子的普适额外维模型框架下研究了暗物质的残余丰度。这些模型摆脱了原来的普适额外维模型所具有的严重的Kaluza-Klein（KK）引力子问题。右手中微子的第一个KK粒子是该框架中暗物质的候选者，其残余丰度由三个过程决定：（1）宇宙晚期KK光子衰变为第一个KK右手中微子，（2）宇宙早期热浴产生第一个KK右手中微子，（3）宇宙晚期高KK右手中微子衰变为第一个KK右手中微子。当普通中微子质量足够大时，例如简并质谱情况，即使再加热温度较低，最后一个过程也会显着增加丰度。与宇宙学观测一致的额外维度的尺度可以是500 GeV，在具有右手中微子的宇宙额外维度模型的最小设置中。
2007-08-10 hep-ph
Coannihilation without chemical equilibrium
在共湮灭暗物质的冻结计算中，化学平衡是一个常见的假设。我们探讨了这一假设可能的失败，并找到了一个新的转换驱动的冻结机制。考虑到一个代表性的简化模型的灵感来自超对称性与中性伴子和sbottom状粒子，我们发现在参数空间中的区域非常小的耦合容纳测得的遗物密度。在这个区域，冻结发生在化学平衡之外，暗物质的自湮灭效率非常低。遗迹密度主要取决于玻尔兹曼方程中转换项的大小。由于小的暗物质耦合的参数区域是免疫直接检测，但预测一个有趣的签名消失的轨道或位移的顶点在大型强子对撞机。与冻结或superWIMP场景不同，转换驱动的冻结对再加热结束时的初始条件不敏感。
2017-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal production of Higgsino dark matter by late-decaying scalar fields
本研究针对希格斯微子暗物质的非热产生问题，考虑最小超对称标准模型中最轻中性希格斯微子为最轻超对称粒子的设定，纳入共湮灭与索末菲效应计算晚衰变标量场产生的遗迹丰度，发现低再加热温度下轻质量希格斯微子可作为暗物质候选，并给出对应再加热温度与希格斯微子质量的函数关系。
2025-06-06 hep-ph
High-energy neutrino conversion and the lepton asymmetry in the universe
我们研究宇宙中高能中微子振荡的物质效应。宇宙学源的中微子（$z\gta 1$）在残余中微子背景上的散射可以产生实质性的效应，只要后者具有大的CP不对称性：$η\equiv (n_ν-n_{\barν})/n_γ\gta 1$，其中$n_ν$、$n_{\barν}$和$n_γ$是中微子、反中微子和光子的浓度。我们详细考虑在扩展中微子背景下的转换动力学。应用于伽玛暴、活动星系核和超重遗迹的中微子扩散通量。我们发现，真空振荡几率可以被$\sim (10-20)%$修正，在目前$η$的边界允许的极端情况下，这种效应可以达到$\sim 100%$ .物质效应的特征包括：（i）对于活性-活性和活性-无菌转换，不同味道的中微子在探测器中产生的事件数$N_α~(α=e,μ,τ)$和它们的比率与真空振荡给出的值的偏差;这种偏差可以达到$\sim 5-15%$;（ii）对于活性-无菌转换，比率$N_{e}/N_μ,N_{e}/N_τ,N_μ/N_τ$具有特征能量依赖性。对这些物质效应的研究将探索宇宙中的大CP和轻子不对称性。
2001-05-07 astro-ph hep-ph
Probing conversion-driven freeze-out at the LHC
本文研究了LHC上转化驱动冻结机制中长寿命粒子衰变为暗物质的现象，系统评估了四类现有搜索的适用性与限制，并提出改进位移顶点搜索可显著提升探测灵敏度。
2024-09-02 hep-ph
The $Z_7$ model of three-component scalar dark matter
本文首次研究了由单一$Z_7$对称性稳定的三复标量场暗物质模型，通过求解包含半湮灭和转化过程的玻尔兹曼方程并进行参数空间随机扫描，发现该模型在广泛质量范围内可行，且三种暗物质粒子在未来直接探测实验中均可能产生可观测信号。
2023-05-17 hep-ph
SuperIso Relic new extensions for direct and indirect detection
SuperIso Relic是一个公共计算程序，用于计算超对称中的味观测量和遗迹密度（MSSM和NMSSM）。我们提出了新的扩展的代码，专门用于计算暗物质的直接和间接的检测限制，从最新的实验结果。与大多数现有程序相反，这个新版本允许用户直接考虑与核形状因子、暗物质密度和速度以及宇宙射线通过银河系介质传播有关的不确定性。因此，用户可以找到一种直接的方法来计算“保守”，“标准”或“严格”的约束条件，根据所选择的一组不确定性。一些示例结果显示这种不确定性的影响。
2018-11-30 hep-ph
Mini Z' Burst from Relic Supernova Neutrinos and Late Neutrino Masses
在中微子是轻的模型中，由于对称性破缺的尺度较低，一般会出现额外的轻玻色子。我们发现，扩散的遗迹超新星中微子（RSN）和宇宙背景中微子之间的相互作用，通过这些光标量的交换，可以导致超新星（SN）中微子流量的急剧变化。通过当前或未来的实验测量这种效应，可以为小尺度模式提供一个壮观的直接证据。我们演示了SN1987A中微子的观测如何限制上述模型的对称性破缺标度。我们还讨论了当前和未来的实验如何证实或进一步约束上述模型，无论是通过检测扩散RSN通过的"累积共振“，还是通过对附近< O（Mpc）SN爆发的中微子通量的大抑制。
2006-11-27 astro-ph hep-ex hep-ph
Fast Neutrino Flavor Conversion at Late Time
研究了1+1维中微子的完全非线性快味演化。我们的数值分析表明，在后期的时间系统达到一个近似的稳定状态。使用稳态近似，我们分析表明，偏振矢量的空间变化是由他们的进动围绕一个共同的轴，这本身有一个运动让人想起一个陀螺摆。然后，我们表明，稳态解的运动方程不能分离的位置和速度，也就是说，在通常意义上的运动不是集体的。然而，快速演化允许光谱交换的动力学导致部分退相干在一定范围内的速度，由轻子数守恒的约束。最后，我们数值计算表明，在后期的极化矢量的横向分量变得随机取向在不同的空间位置的任何速度模式和轻子不对称性。
2020-05-25 hep-ph
Lepton Flavor Violation Induced by Dark Matter
在规范原理的指导下，我们讨论了一个预测和证伪的UV完全模型，其中的狄拉克费米子，占我们的宇宙中的冷暗物质丰度诱导轻子味破坏（LFV）衰变$μ\rightarrow eγ$和$μ\rightarrow e e e$以及$μ-e$转换。我们探讨直接暗物质检测，遗迹密度，对撞机探针和轻子味违反之间的相互作用，最终表明，可能有一个可行的暗物质候选人产生味违反签名预计将在即将到来的实验充分探讨。有趣的是，保持暗物质质量离TeV不远，我们的模型对最大LFV信号有一个近似的预测，同时再现正确的暗物质遗迹密度。
2017-12-06 hep-ph
Conversion-Driven Leptogenesis: A Testable Theory of Dark Matter and Baryogenesis at the Electroweak Scale
本文提出转换驱动轻子生成机制，利用暗物质偏离平衡满足萨哈罗夫条件，同时解释暗物质与重子不对称性，并预测电弱尺度暗物质质量及LHC可检验的软位移轻子信号。
2024-11-11 astro-ph.CO hep-ph
Defect-Mediated Conversion: Dark Matter from Cosmological Domain-Wall Scattering
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
该研究提出缺陷介导转换（DMC）机制，利用宇宙学畴壁作为混合门户产生暗物质，其在重质量 regime 中主导普通 freeze-in 过程，可解释从 keV 下限到畴形成标度的暗物质遗迹丰度。
2026-08-14 hep-ph
The Thermal Abundance of Semi-Relativistic Relics
玻尔兹曼方程的近似解析解的粒子，无论是极端的相对论性或非相对论性时，他们从热浴解耦是公认的。然而，还没有已知的半相对论性退耦粒子的残余密度的解析公式。本文提出了一种新的湮没截面热平均值的计算方法，并找到了一种计算其残余密度的半解析方法。作为例子，我们考虑马约拉纳和狄拉克型中微子。我们表明，这样的半相对论遗迹不能很好的冷暗物质的候选人。然而，亚稳定的半相对论性遗迹的晚期衰变可能释放了大量的熵，从而稀释了其他不需要的遗迹的密度。
2009-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Implications of the latest XENON100 and cosmic ray antiproton data for isospin violating dark matter
在同位旋破坏暗物质（IVDM）的情况下，允许暗物质（DM）与质子和中子的自旋无关耦合是不同的，这被认为是为了缓和DAMA、CoGeNT和XENON实验结果之间的紧张关系.在IVDM假设下，我们探讨了当前实验所支持和排除的DM-核子耦合的允许值。我们发现，最近更新的XENON 100结果排除了DAMA和CoGeNT之间的重叠信号区域的主要部分。IVDM的质量被限制在7.5-8 GeV附近的窄范围内。我们还表明，一些实验之间的可能的紧张关系，如DAMA和SIMPLE之间的不太可能受到同位旋破坏的相互作用。在一个有效的运营商的方法，我们调查保守的上限DM夸克耦合所需的IVDM方案从宇宙线的反质子通量测量最近由BESS-Polar II和PAMELA，并从遗迹密度。结果表明，DAMA和CoGeNT有利于相对较大的耦合被严格限制，如果运营商有助于速度无关的湮灭截面。对于热遗迹DM，遗迹密度的上界也可以是严格的。
2013-02-03 hep-ph
Annihilating to the Darker: Thermal Relic Dark Matter with an Ultraweak Portal to the Standard Model
本文研究了热 relic 黑暗物质通过超弱通向标准模型而难以被探测，但与更暗的领域有强相互作用，从而在宇宙演化中维持其 relic 密度的可行性。
2026-05-19 hep-ph
Multipartite Dark Matter with Scalars, Fermions and signatures at LHC
这种分析的基本思想是实现一个由标量和费米子组成的双组分暗物质（DM）框架，其中不可忽略的DM-DM相互作用有助于热冻结（因此残留密度），但将它们隐藏在直接检测边界之外。因此，我们用一个标量单线态（$S$）和三个矢量类费米子：两个单线态（$χ_1,χ_2$）和一个双线态（$N$）来扩充标准模型（SM）。两个DM组件的稳定性是通过离散的$\mathcal{Z}_2 \times {\mathcal{Z}^\prime}_2$对称性来实现的，在该对称性下，附加场适当地变换。具有相同$\mathcal{Z}_2 \times {\mathcal{Z}^\prime}_2$电荷的费米子场（模型中的$N,χ_1$）在电弱对称破缺（EWSB）后混合，最轻的组分成为DM候选者之一，而标量单线态$S$是通过希格斯门耦合连接到可见扇区的另一DM组分。重费米子（$χ_2$）通过汤川相互作用扮演介体的角色，将两个DM候选者联系起来。这通过DM-DM转换为较重的DM分量打开了大的参数空间。在大型强子对撞机（LHC）上，由于较轻的标量DM分量的存在，可以观测到由费米子暗区产生的强子宁静双轻子信号，满足残余密度和DM-DM转换的直接搜索边界。
2019-02-19 hep-ph
Inelastic Dirac Dark Matter
相互作用微弱的热遗迹是有希望的暗物质候选者。其中，非弹性暗物质的场景通过抑制原子核的弹性散射来逃避直接检测。我们介绍了非弹性狄拉克暗物质，一个新的模型与两个狄拉克费米子在MeV-GeV的质量范围。在弱耦合下，暗物质在冻结之前可以脱离与标准模型的化学平衡和动力学平衡。在这种情况下，冻结是由像共散射这样的转换过程驱动的，而不是共湮灭。我们表明，非弹性狄拉克遗物是一致的宇宙学观测，特别是与核合成和宇宙微波背景。在对撞机和固定目标实验中探测暗区，是非常敏感的探测器。与强约束的伪狄拉克场景相比，非弹性狄拉克暗物质为现有和即将到来的实验提供了新的搜索目标，如Belle II，ICARUS，LDMX和SeaQuest。
2022-10-03 hep-ph
Conversion-Driven Dark Matter in $U(1)_{B-L}$
本文提出$U(1)_{B-L}$模型中的转换驱动暗物质机制，通过暗费米子混合抑制$Z'$耦合，利用转换过程而非成对湮灭获得观测遗迹丰度，并确定了未来实验可探测的参数空间。
2024-11-11 hep-ph
Multicomponent dark matter in extended $U(1)_{B-L}$: neutrino mass and high scale validity
标准模型中的右手中微子在附加的$U(1)_{B-L}$规范对称性下带电，提供了解决暗物质（DM）问题和中微子质量产生问题的方法，但受到遗迹密度、直接搜索和Higgs真空稳定性的严重限制。因此，我们研究了一个多组分DM方案增加了额外的惰性标量双峰，这是中性下$U(1)_{B-L}$，这有助于扩大参数空间允许DM约束和希格斯真空稳定性。最轻的右手中微子和$CP$ -偶惰性标量被作为暗物质的候选者，并构成一个两组分的暗物质框架，因为它们被一个未破缺的$\mathbb{Z}_2 \times \mathbb{Z}_2^\prime$对称性所稳定。DM-DM转换过程对于在独立的$U(1)_{B-L}$方案中没有出现的RH中微子质量区域中提供必要的残余丰度至关重要。此外，该模型中的单圈重整化群（RG）方程表明，电弱真空可以稳定到$\sim 10^{9}$ GeV，并与观测遗迹、直接探测限和其他相关约束相一致.
2020-04-09 hep-ph
Successful Supersymmetric Dark Matter with Thermal Over/Under-Abundance from Late Decay of a Visible Sector Scalar
我们提出了一个明确的模型，其中的R-宇称甚至标量$S$与${\cal O}({\rm TeV})$质量的衰变是非热暗物质的起源。根据湮没截面上的费米约束，可以为大的和小的湮没率产生正确的遗迹丰度。这种情况下的优势，非热暗物质从模量衰减。首先，生产R-宇称奇粒子的分支比可以通过$S$耦合到物质场和运动学抑制的组合变得相当小，使我们能够获得所观察到的暗物质遗迹密度的情况下，热生产不足，以及生产过剩。第二，引力子的产生被属于可见扇区的衰变标量所抑制。衰变标量$S$也可以成功地产生宇宙的重子不对称性，并可能为重子-暗物质符合之谜提供解释。
2012-12-31 hep-ph
Asymmetric Origin for Gravitino Relic Density in the Hybrid Gravity-Gauge Mediated Supersymmetry Breaking
我们提出了混合引力规范介导的超对称破缺，其中引力子质量约为几个GeV。在LHC的CMS和ATLAS实验中，由于重有色超对称粒子，对超对称可行参数空间的强约束可以被放松，并且这与暗物质（DM）直接搜索实验（如XENON 100）中的空结果一致。特别是，可能的最大风味和CP破坏从相对较小的重力调解自然可以解释最近的LHCb异常。另外，由于引力子质量围绕着非对称的DM质量，我们提出了引力子残余密度的非对称起源，并解决了DM和重子密度Ω_{ \rm DM}：Ω_{B} \approx 5：1的宇宙学符合问题.引力子遗迹密度是由不对称亚稳粒子（AMP）的晚期衰变产生的。然而，我们发现，有没有AMP的候选人在最小的超对称标准模型（SM）由于强大的高吉诺/希格斯诺介导的洗出效应。有趣的是，AMP可以在具有矢量粒子或连续U（1）_R对称性的超对称SM中实现。特别是在具有类矢量粒子的超对称SM中，最轻的CP偶希格斯玻色子质量可以被提升。
2012-11-29 hep-ph
Dilution of Dark Matter Relic abundance due to First Order Electroweak Phase Transition
本研究在复单态标量扩展Z₃不变第二类跷跷板模型中，探讨一阶电弱相变对相变前冻结暗物质遗迹丰度的稀释效应，分析其参数依赖并关联随机引力波，有望恢复部分被排除的参数空间。
2025-01-16 hep-ph
NMSSM with correct relic density and an additional 95 GeV Higgs boson
本文在NMSSM框架下证明，可同时解释LZ暗物质零结果、95 GeV额外希格斯玻色子信号及μ子反常磁矩偏差，且最轻超对称粒子可为singlino或bino型，直接探测截面可低于中微子地板。
2024-05-02 hep-ph
Low-Temperature Enhancement of Semi-annihilation and the AMS-02 Positron Anomaly
半湮灭是粒子暗物质的一个普遍特征，最容易通过宇宙射线实验进行探测。我们探索的模型，其中的半湮没截面增强在较晚的时间和低温的阈值附近的s-通道共振的存在。遗物密度，然后敏感的演变的暗物质温度，我们计算表达式为相关的玻尔兹曼方程有效的一般半湮灭模型。在后期，自热效应使暗物质升温，使数量变化过程在暗物质和可见物质的动力学分离之后很长一段时间仍然有效。这使得今天的半湮灭信号在热遗迹截面上被增强高达五个数量级。作为一个案例研究，我们将其应用到一个暗物质解释的正电子过剩所看到的AMS-02。我们看到，与湮灭暗物质不同，我们的模型在拟合数据的同时也给出了正确的遗迹密度。然而，来自银河系中心的CMB和$γ$射线的约束确实限制了参数空间的优选区域。
2018-07-19 hep-ph
Higgsino-like Dark Matter From Sneutrino Late Decays
在最小超对称标准模型中考虑类希格斯诺暗物质（DM），并在此基础上提出了一种新的非热方法，即通过中微子晚期衰变产生适量的遗迹DM.由于大的DM湮灭截面，衰变必须发生在低于冻结温度$T_d\ll T_{F,\tildeχ^0_1}\sim μ/25$的温度下，这意味着大多数右手最轻的中微子与非常小的汤川相互作用。在这种情况下，如果超中微子是通过早期宇宙中的热冻结产生的，那么就可以解释适当数量的希格斯诺样DM遗迹密度。
2017-04-25 astro-ph.CO hep-ph
A Fourth Exception in the Calculation of Relic Abundances
我们认为，暗物质丰度是由非弹性散射的退耦而不是湮灭决定的。如果暗物质从热浴中散射到质量相当的状态，这种共散射机制通常就会实现。共散射指向比弱标度指数轻的暗物质，并且具有抑制的湮灭率，避免了间接检测的严格限制。暗物质向上散射到一些状态，这些状态的晚期衰变会导致宇宙微波背景的黑体光谱发生可观测到的扭曲。
2017-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Top-philic dark matter within and beyond the WIMP paradigm
我们提出了一个全面的分析，通过一个彩色的t-通道介质的顶部嗜马约拉纳暗物质相互作用。尽管简单的模型-只引入三个参数-它提供了一个非常丰富的现象学，使我们能够适应文物密度的耦合强度跨越六个数量级的大范围。这个模型的特点是所有“特殊”机制的暗物质冻结，包括最近发现的转换驱动的冻结模式，有趣的签名长寿命的有色粒子在对撞机。我们约束宇宙学允许的参数空间与当前的实验限制，从直接，间接和对撞机的搜索，特别强调轻暗物质下面的最高质量。特别是，我们探讨了从氙1 T，费米-LAT和AMS-02的限制，以及从停止，单喷流和希格斯不可见的衰变搜索在大型强子对撞机的限制之间的相互作用。我们发现，几个盲点轻暗物质逃避电流的限制。在参数空间中，由转换驱动的冻结机制设定的遗迹密度的区域可以通过在LHC上用300\，fb $^{-1}$进行的R强子搜索来最终检验。
2018-04-27 astro-ph.CO hep-ph
Limits in late time conversion of cold dark matter into dark radiation
结构的形成在宇宙中创造了高温和高密度区域，使物质转化为更稳定的状态，并相应地发射相对论物质和辐射。这种机制的一个例子是超新星事件，它释放的相对论中微子相当于残余中子星结合能的99%。我们把这种现象作为一个起点的假设，类似的过程可能会发生在黑暗的部门，在那里的结构形成将产生一个晚的时间转换冷暗物质到相对论形式的暗物质。我们进行了一个唯象的研究，这种转换的限制，我们假设的过渡配置文件，这是一个广义版本的中微子生产超新星事件。在这个假设下，我们得到了冷暗物质密度约束的一个有趣的修正。我们表明，当与标准的ΛCDM宇宙学相比，没有偏好的转换，虽然最好的拟合是从标准模型的最佳拟合在1σ。从大尺度结构的角度来看，作为一个可行的和有趣的模型，在未来的小尺度数据进行测试，并减轻在这个尺度上的观测和纯冷暗物质模型之间的差异的方法和获得的结果资格这种转换的假设。
2013-06-10 astro-ph.CO hep-ph
From Thermal History to Multi-Messenger Signatures in $\mathbb{Z}_3$ Symmetric Dark Sector
University of Delhi（德里大学）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究拓展标准模型构建$\mathbb{Z}_3$对称暗区，通过湮灭、半湮灭等过程实现符合观测的暗物质遗迹丰度与强一阶电弱相变，并探究直接/间接探测及引力波等多信使信号，后者有望被未来空间探测器观测。
2026-08-28 hep-ph
Semi-Annihilation of Fermionic Dark Matter
在各种直接和间接的探测实验中，仍然没有观测到暗物质湮灭产生的事件，这就对确定弱相互作用大质量粒子遗迹密度的机制提出了质疑。然而，如果遗迹密度主要由半湮灭过程决定，而不是通常的湮灭，这种紧张局势可以得到改善。在这里，我们研究了一个Z3对称有效场论，其中包含一个半湮灭为右手中微子（RHN）的费米子暗物质。RHN的动力学及其后期衰变的影响也被仔细检查，同时获得正确的DM遗物。最后，半湮灭截面上的间接探测界限是从矮椭球星系（费米-LAT）方向的伽马射线观测中得出的，包括H.E.S.S.和CTA探测器
2022-06-12 hep-ph
Baryons and Dark Matter from the Late Decay of a Supersymmetric Condensate
本文讨论了重子不对称性和暗物质都是由超对称粒子群的晚期衰变引起的可能性。如果衰减发生在LSP冻结温度以下，则导致LSP的非热分布。由于$R$宇称守恒，这些残留的LSP对暗物质密度有贡献。一个净不对称可以存在于衰变粒子的人口，如果它产生于沿超对称平面方向的相干生产。如果凝聚体通过与标准模型粒子的$R$奇组合耦合的最低阶不可重整化算符衰变，则不对称性转移到重子。这也确保每次衰减至少一个LSP。于是，残余重子和LSP数密度大致相等。重子与暗物质密度之比自然是$\Omegab / \OmegaLSP \sim {\cal O}(\mb / \mLSP)$。LSP质量的上限取决于模型，但在${\cal O}(30-140)$ GeV范围内。残留物的总密度与产生凝析油的平面方向被抬升的顺序有关。在超势中，用四阶普朗克标度压缩算符提升一个方向，得到了观测到的密度。
1995-06-09 astro-ph hep-ph
Relic gravitons and non-stationary processes
针对遗迹引力子弥漫背景时间上非均匀的关联特性，研究指出平稳过程描述不准确，采用谱能量密度完整表达式可抑制大尺度振荡，维纳-辛钦定理的谱振幅不适用于一致描述，选谱能量密度为关键变量可抹平振荡。
2024-11-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lepton flavor violation and scalar dark matter in a radiative model of neutrino masses
我们考虑标准模型的一个简单的扩展，它可以解释暗物质和中微子质量的存在。该模型包括一个SU（2）的矢量状双峰，一个单态费米子和两个标量单态，它们在新的Z $_2$对称性下都是奇数。中微子质量是由涉及新领域的单圈过程辐射产生的，而暗物质候选者是其中最轻的中性粒子。我们特别关注的情况下，暗物质粒子是标量之一，其遗迹密度是由汤川相互作用。详细地分析了该系统的唯象，包括中微子质量、暗物质和轻子味破坏。我们发现，暗物质质量必须低于$500$ GeV，以满足遗迹密度约束。轻子味违反过程被证明是最有前途的方式来测试这种情况。特别是未来的$μ\to 3e$和$μ$ - $e$转换实验，有可能探索该模型的整个可行参数空间。
2016-02-16 hep-ph
Can unstable relics save pure Cold Dark Matter?
标准的CDM模型不能描述波动的功率谱，因为它在小尺度上给出了太多的功率。在其他可能的改进中，有人建议，通过注入非热辐射和随后增加等效时间的视界长度，可以通过添加后期衰变粒子来实现与观测的一致性。我们分析了在电弱标准模型的某些扩展中实现这一思想的可能性，讨论了这些方案所受的宇宙学和天体物理学的限制。
1999-08-02 astro-ph hep-ph
Bound-state effects on dark matter coannihilation: Pushing the boundaries of conversion-driven freeze-out
束缚态的形成对早期宇宙中暗物质冻结的动力学有很大的影响，特别是对于有色的共零化子。我们提出了一个一般的形式主义，包括任意数量的激发束缚态的有效湮没截面，考虑到束缚态的形成，衰变和过渡，并推导出解析近似的限制情况下，没有或有效的过渡。此外，我们提供了明确的表达式辐射束缚态的形成率的状态与任意的主量子数和角量子数$n,\ell$的介质中的基本表示的$SU(3)_c$，以及它们之间的电磁跃迁率在库仑近似。然后，我们评估的束缚态的影响与马约拉纳暗物质和彩色标量$t$通道介质的模型。我们认为制度的共湮灭以及转换驱动的冻结（或共散射），其中的遗迹丰度是由冻结的转换过程。我们发现，后者发生的参数空间中的区域是相当大的增强到多TeV政权。对于转换驱动的冻结，暗物质是非常弱的耦合，逃避直接和间接的检测限制，但导致长寿命粒子的显着签名，提供了巨大的前景，在即将到来的大型强子对撞机运行的专门搜索探测。
2022-03-24 astro-ph.CO hep-ph
A Cosmic Selection Rule for Glueball Dark Matter Relic Density
我们指出了一个独特的机制，以产生的遗迹丰富的胶球暗物质从规范的$SU(N)_d$隐藏部门，这是桥接到标准模型部门通过重矢量色下规范相互作用从双方。我们假设的一个必要成分是，热或非热产生的矢量状夸克在早期宇宙中足够丰富，足以支配宇宙一段时间。它们后来经历暗色限制，形成不稳定的类矢量夸克偶素态，湮灭衰变并重新加热可见和暗区。在暗胶球中，两个扇区的熵之比和最终的能量收支只取决于低能参数，包括暗胶球的本征尺度$SU(N)_d$、$Λ_d$和暗色的数量$N_d$，但对紫外参数的依赖很弱，如矢量夸克质量或初始条件。我们称之为胶球暗物质遗迹密度的宇宙选择规则。
2017-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Efficient Computation of Galaxy Bias with Neutrinos and Other Relics
宇宙学数据可以用来搜索-和描述-在标准模型中的轻粒子，如果这些粒子存在于我们的宇宙中。除了这些光遗迹在背景宇宙学中的众所周知的效应之外，通常通过中微子种类的有效数量$N_{\rm eff}$的变化来参数化，这些粒子可以在稍后的时间变得非相对论性，由于它们的热速度而影响物质波动的增长。一个被广泛研究的例子是大质量中微子，众所周知，由于它们的自由流动，它们会在物质功率谱中产生抑制。因此，作为物质涨落的有偏迹线，伽辽金可以为我们提供大量关于标准模型中已知和未知自由度的信息。然而，为了利用这些信息，必须在存在大规模遗迹的情况下确定星系偏差，预计这将随着规模而变化。在这里，我们提出的代码RelicFast，它有效地计算不同的质量，自旋和温度的遗物引起的尺度相关的偏见，通过球形崩溃和峰值背景分裂。使用这个代码，我们发现，在一般情况下，轻遗物引起的偏见部分补偿抑制的权力，并应占在任何搜索的遗物与星系数据。特别是，对于中微子的情况下，我们发现，正常的和倒置的层次结构提出了一个拉格朗日偏差的一级步骤，与中微子质量和线性缩放的大小，在最近的模拟一致。RelicFast可以在一秒钟内计算出晕偏差，从而可以以很小的计算成本将这种效应适当地包括在不同的宇宙学和光遗迹中。
2018-05-29 astro-ph.CO hep-ph
Kaluza-Klein Towers in the Early Universe: Phase Transitions, Relic Abundances, and Applications to Axion Cosmology
我们研究了在质量产生相变存在下的卡鲁扎-克莱因（KK）塔标量场的早期宇宙学，重点是总塔能量密度（或遗迹丰度）的时间发展以及它在不同KK模式中的分布。我们发现，这两个功能是非常敏感的相变的细节，并可以表现在各种方式的后期宇宙学意义。特别是，我们发现，相变和它产生的混合的时间属性之间的相互作用是负责增强和supplantation在后期的丰度，有时由许多数量级。我们绘制出完整的模型参数空间，并确定传统的分析近似是有效的，他们失败。在后一种情况下，我们还提供了新的分析近似，成功地模拟我们的结果。最后，我们将这种机制的例子中的一个类轴子字段的散装，映射这些现象在一个扩大的轴子参数空间，超出了那些可访问的标准治疗。一个重要的副产品，我们的分析是一个替代的“UV为基础的”有效截断KK理论的发展有一些有趣的理论特性，区分它从更传统的“IR为基础的”截断通常用于额外的维文献。
2017-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Relic density of wino-like dark matter in the MSSM
由于索末菲效应的影响，MSSM中TeV级类似维诺的中性伴子暗物质的遗迹密度可能会受到很大的修正。最近开发的框架，使我们能够计算在一般MSSM方案的Sommerdos增强的遗物密度，适当地处理混合状态和多个共湮灭通道，以及包括非对角贡献。使用这个框架，包括对壳单圈质量分裂和运行耦合，并考虑到最新的实验约束，我们进行了彻底的研究周围的区域参数空间的著名的pure-wino方案：即影响的sfermion质量是非去耦和允许不可忽略的希格斯诺或比诺组件中最轻的中性伴子。我们进一步进行调查的热修正的影响，并表明，这些可以安全地忽略不计。结果揭示了一些现象学上有趣的，但到目前为止尚未探索的领域，索末菲效应是相当大的。我们发现，特别是，遗迹密度可以同意与实验占主导地位的维诺中性伴子暗物质的质量范围从1.7到超过4 TeV。根据这些结果，应该重新审视间接探测类酒暗物质的界限。
2016-01-18 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Relic Density Revisited: The Case For Early Kinetic Decoupling
暗物质的动力学解耦通常比化学冻结发生得晚得多。事实上，局部热平衡是一个重要的假设，通常的遗迹密度计算的基础上求解玻尔兹曼方程（其0阶矩）描述的暗物质数密度。但这种假设总是合理的吗？在这里，我们解决这个问题，并讨论更准确的治疗的后果。第一种处理依赖于包含的玻尔兹曼方程的高阶矩和第二个完全数值求解的相空间分布函数的演变。为了说明，这些方法被应用于标量单态模型，通常被称为最简单的WIMP DM可能性从模型构建的角度来看。研究明确表明，即使在这个简单的模型中，对暗物质丰度的预测也会受到高达一个数量级的影响。
2018-05-01 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Constraints on Light (but Massive) Relics
许多超出标准模型的物理学场景都预测了新的光，弱耦合自由度，在早期宇宙中占据了一席之地，并作为今天的宇宙遗迹保留下来。由于其高丰度，这些遗迹可以显着影响宇宙的演化。例如，无质量的遗迹产生了一个位移$ΔN_{\rm eff}$到宇宙预期的有效活跃中微子数。另一方面，巨大的遗迹也成为后来宇宙中宇宙学暗物质的一部分，尽管它们的光性质允许它们自由地从势阱中流出。这在宇宙的大尺度结构（LSS）中产生了新的签名，抑制了小尺度的物质波动。我们提出了第一次一般搜索这样的光（但大规模）文物（LiMR）与宇宙微波背景（CMB）和LSS数据，扫描其质量$m_X$和温度$T_X^{(0)}$今天的二维参数空间。在保守的最低温度（$T_X^{(0)}=0.91$ K）方案中，我们排除了外尔（和更高自旋的）费米子--如引力子--在95% C. L.时具有$m_X\geq 2.26$ eV，并为标量、矢量和狄拉克费米子遗迹设置类似的$m_X\leq 11.2, 1.06, 1.56$ eV极限。这是第一次搜索LiMR与联合CMB，弱透镜，和完整形状的星系数据，我们表明，弱透镜数据是关键的打破参数简并，而完整形状的信息提出了一个显着的提升，相对于只有重子声学振荡参数的分析约束功率。在这些数据集的综合实力下，我们的约束是迄今为止最严格和最全面的。
2022-04-16 astro-ph.CO hep-ph
SuperWIMPs in Supergravity
在超引力理论中，一种自然的可能性是中性伴子或slepton在其热残余密度下冻结，但在大约一年后衰变为引力伴子。由此产生的引力子是超级WIMP--超弱相互作用的大质量粒子，它们自然地继承了常规WIMP晚期衰变所需的残余密度。超级弱相互作用暗物质逃脱了所有传统的搜索。然而，产生超级WIMP的晚期衰变为冷暗物质提供了新的和有希望的早期宇宙特征。
2003-08-19 astro-ph hep-ex hep-ph
Late decaying 2-component dark matter scenario as an explanation of the AMS-02 positron excess
PAMELA和AMS-02实验测量的正电子通量长期存在的异常可能由暗物质（DM）湮灭来解释。这种情况通常需要一个大的“助推因子”，以符合热遗迹暗物质候选人通过冻结。然而，这样的解释是不赞成的约束，从宇宙微波背景辐射的观测能量沉积在重组的时代。我们讨论了一种称为晚期衰变双组分暗物质（LD 2DM）的方案，其中整个DM由两个半简并物种组成。在这个框架内，较重的物质在早期宇宙中作为热遗迹产生，并在宇宙学时间尺度上衰变为较轻的物质。因此，较轻的物种成为今天居住在宇宙中的DM。我们发现，通过这种非热机制产生的具有增强截面的较轻DM物种的湮灭可以解释所观察到的AMS-02正电子通量，同时避免CMB约束。观测到的DM遗迹密度也可以用简单的s波湮灭截面正确地再现。我们证明，该方案是安全的，从CMB的约束晚时间的能量沉积在宇宙的“黑暗时代”。有趣的是，结构形成的限制迫使我们考虑两个暗物质物种之间的小质量分裂。我们探索可能的宇宙学和粒子物理学的签名在一个玩具模型，实现这一场景。
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
