Unitarity Bound on Dark Matter in Low-temperature Reheating Scenarios
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
本文研究了低温再加热场景下暗物质的质量上限，通过部分波单位性推导了热平均截面，并分析了不同宇宙演化对暗物质质量限制的影响。
2024-02-28 hep-ph
Towards Cogenesis via Asymmetric Freeze-in: The $χ$ Who Came-in from the Cold
在冻结模型中，暗物质（DM）与可见光区分离，最初具有耗尽的数密度。隐藏的和可见的部门只通过一个微弱的门户网站的相互作用，可以产生DM连接。不对称冻结（AFI）结合了这种情况下的想法，从不对称DM，并提供了一个潜在的共生机制。然而，有人认为，现有的AFI模型不产生适当的大颗粒不对称性，由于取消，这是因为介体状态保持在热平衡。我们研究AFI通过一个平衡的调解人，并使用一个简单的标量模型表明，在这种情况下，可能会产生相当大的不对称性。
2014-10-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
General Freeze-in and Freeze-out
我们使用相对论和非相对论的共形场论（CFT）的框架，通过热相互作用的弱耦合和强耦合暗扇区的生产相关的一般结果。我们的结果重现平凡已知的$2\to n $过程的公式，并扩展到一般的$m\to n$过程以及相互作用的暗扇区。作为具体的例子，我们考虑冻结的相对论CFT耦合到SM与接触相互作用，并获得索末菲增强的非相对论截面从理论的费米子在么正性。
2021-07-30 hep-ph hep-th
Freeze-in Asymmetric Dark Matter with a Dual-Role Scalar: CP Violation and Symmetric-Component Depletion
Yazd University（亚兹德大学）
该研究提出一种冻结进入非对称费米子暗物质模型，通过CP破坏衰变产生不对称性，并利用双重角色标量消除对称分量，满足观测丰度且不受当前实验约束。
2026-10-06 hep-ph
Zero Temperature Thermodynamics of Asymmetric Fermi Gases at Unitarity
在么正态条件下，稀态双组分非对称费米气体的物态方程受到强约束，这些约束影响原子阱中的空间密度分布。这些约束条件要求存在至少一个非平凡的部分极化（非对称）相位。我们确定的空间密度分布和T=0状态方程的结构之间的关系，最准确的理论预测的基础上。我们还展示了如何状态方程可以确定从实验观察。
2007-06-04 cond-mat.supr-con hep-ph nucl-th
Heavy Thermal Relics from Zombie Collisions
我们提出了一种新的热冻结机制，该机制导致暗物质质量超过了许多数量级的幺正性，而不违反微扰幺正性或修改标准宇宙学。决定遗迹丰度的过程是$χζ^\dagger \to ζζ$，其中$χ$是暗物质的候选者。对于$ m_ζ< m_χ< 3 m_ζ$，$χ$在宇宙学上是长寿命的，并且相对于指数上更丰富的$ζ$散射。因此，这样的过程允许指数更重的暗物质与经历普通$2 \to 2$冻结的粒子具有相同的相互作用强度;或者等效地，对于相同质量，指数更弱的相互作用。我们在亲轻子暗物质模型中证明了这种机制，该模型允许暗物质质量高达$10^{9}$ GeV。
2020-03-10 hep-ph
Warm and cold fermionic dark matter via freeze-in
暗物质产生的冻结机制为WIMP范式提供了一个简单而有趣的替代方案。在本文中，我们分析冻结是否可以用来解释所谓的单重态费米子模型中的暗物质。在这个模型中，SM被扩展为只有两个额外的场，一个是与希格斯玻色子混合的单重标量场，另一个是暗物质粒子，一种在Z_2对称下被假定为奇数的费米子。在数值研究了暗物质的产生过程之后，我们分析了遗迹密度对模型中所有自由参数的依赖关系。这些结果，然后被用来获得与暗物质约束兼容的参数空间的区域。我们表明，所观察到的暗物质丰度可以解释通过冻结在一个广泛的质量延伸到千电子伏范围。因此，在这个模型中可以得到温暖和寒冷的暗物质。暗物质的质量也可能远高于WIMP的幺正性。
2013-09-11 hep-ph
Two Real Scalar WIMP Model in the Assisted Freeze-Out Scenario
我们研究了一个简单的暗物质模型，该模型由两个相互作用的实单重标量给出，其中只有一个耦合到希格斯玻色子。因此，该模型提出了一个最小的辅助冻结框架：这两个标量有助于暗物质遗迹密度，但只有其中一个参与与核的弹性散射。这降低了直接检测实验中的预期交互率，使得参数空间某些区域的模型可能会规避XENON1T约束。在理论（微扰性、稳定势和么正性）和实验（Higgs不可见、遗迹密度、直接探测）的约束下，利用Higgs共振附近的窄宽度近似计算了平均湮灭截面.我们表明，该模型是可行的希格斯共振区和标量单线态质量的数百GeV，虽然该模型在高能量变得高度约束。
2021-10-07 hep-ph
The Sommerfeld enhancement at NLO and the dark matter unitarity bound
本文研究Sommerfeld增强和束缚态形成共同影响下暗物质冻结过程的微扰幺正性，通过NLO计算为冻结预言提供理论不确定性估计，并澄清了奇异势的正规化与匹配程序。
2024-10-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Ultraheavy Atomic Dark Matter Freeze-Out through Rearrangement
Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所与物理与天文学院）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出对称原子暗物质可通过冻结机制热产生，其主导的原子反原子湮灭通道为重组，具有远大于基本费米子的几何截面，最终冻结并产生观测到的暗物质残余，暗原子自然超重，能量范围为10^6至10^10 GeV。
2024-05-08 hep-ph
Sterile Neutrino as an Asymmetric Dark Matter
Yazd University（亚兹德大学）
提出通过冻结产生的不对称无菌中微子暗物质的最小框架，利用标量中介衰变产生无菌扇区粒子-反粒子不对称性，并满足结构形成和宇宙学约束。
2026-06-19 hep-ph
Symmetric and Asymmetric Reheating
我们研究的模型中，暴胀子耦合到两个否则解耦的部门，和预热和相关过程的影响，它们的能量密度在宇宙的演化。在大多数参数空间中，预热不会因额外扇区的存在而中断，甚至相对弱耦合的扇区此时也可以获得总能量的1阶分数。如果两个扇区都被预热，高的数密度也可能导致暴胀子介导的热化。如果只有一个扇区被预热，后期暴胀子衰变的玻色增强可能会导致它们的相对再热温度与微扰预测的显著偏差。同时，在非振荡暴胀模型中，共振效应会导致与暴胀子具有相似耦合的扇区之间的指数级大的最终温度差。不对称再加热可能与超出标准模型物理场景的范围相关。我们发现，在暗物质冻结模型，隐藏的部门温度的一个因素，低于可见部门通常需要的遗迹丰度仅由冻结动力学。
2017-10-01 hep-ph
Constraints on Asymmetric Dark Matter Self Annihilation Cross Sections
本文研究剪切主导宇宙和高斯-博内膜世界中非对称暗物质自湮灭截面的约束，发现前者因哈勃膨胀率增强而允许更高上限，后者则允许更低上限，并据此约束了 wino 质量下限。
2025-05-07 hep-ph
Freeze-Twin Dark Matter
镜像孪生希格斯玻色子（MTH）通过将每一个标准模型（SM）粒子与一个孪生副本相关联来解决这个小层次问题，但它与光自由度的宇宙学界限有矛盾。不对称再加热最近被提出来作为一种简单的方法，通过稀释孪生能量密度来修复MTH宇宙学。我们表明，这种稀释设置一个有趣的冻结的情况下，无论是最初的情况下，暗扇区的能量和微弱的耦合到SM的动机无关的原因暗物质生产的阶段。我们给双光子一个Stueckelberg质量，并通过动力学混合入口冻结双电子和正电子暗物质。获得暗物质丰度所需的动力学混合是从MTH中的红外贡献预期的环路抑制顺序。
2020-03-22 hep-ph
Genesis of baryon and dark matter asymmetries through ultraviolet scattering freeze-in
Institute for Fundamental Science and Department of Physics, University of Oregon（俄勒冈大学基础物理研究所与物理系）；Center for Theoretical Physics – a Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院莱因韦伯理论物理中心）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；TRIUMF（特里尔姆夫国家粒子加速器中心）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文系）
通过紫外散射冻结-in机制，生成重子和暗物质不对称性，利用重Majorana中微子连接可见与暗部分，实现重子和暗物质丰度的生成。
2026-03-03 hep-ph
A Unified Theory of Matter Genesis: Asymmetric Freeze-In
提出了一个暗物质起源和重子形成的统一理论。它解释了观测到的DM密度和重子密度之间的联系，并且完全可以通过对撞机实验和精度测试来检验。我们的理论利用DM生产的“热冻结”机制，在从可见到隐藏的衰变中产生粒子反粒子不对称性。重子数和DM数的可计算的、关联的、不对称性是由两个扇区之间的弱相互作用介导产生的，而重子生成所必需的非平衡条件是由可见扇区和隐藏扇区的不同温度提供的。一个说明性的模型，其中可见的部门是MSSM，与相关的CP破坏所产生的相位在高吉诺和希格斯诺群众，和这两个不对称性产生的温度为100 GeV。这种机制的实验信号可能很壮观，包括：在大型强子对撞机上晚期衰变的长寿亚稳态;与这些高度位移的顶点相关的明显的重子数或轻子数违反特征;与观察到的衰变寿命相关的EDM信号并且在计划实验的范围内;以及对暗物质粒子的质量的预测，该暗物质粒子对可见扇区的光谱和电弱相变的性质敏感。
2010-10-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Self-Organized Criticality of Dark Matter in the Early Universe
提出一种暗物质冻结新机制，通过半湮灭过程触发自组织临界性，使遗迹丰度与初始输入无关，并连接了冻结入与冻结出机制。
2024-10-16 hep-ph
WIMP Dark Matter and Unitarity-Conserving Inflation via a Gauge Singlet Scalar
一个与引力耦合非最小的规范单重标量可以驱动膨胀，然后冻结成为冷的暗物质。我们探索这个想法，重新审视通货膨胀的单线态方向（S-通货膨胀）和希格斯门暗物质在光的希格斯发现，从LUX和普朗克观测的限制。我们发现，参数空间的大区域仍然是可行的，因此，成功的膨胀是可能的，暗物质遗迹丰度可以复制。此外，标量单线态可以稳定电弱真空，同时克服希格斯暴胀遇到的暴胀过程中的幺正性破坏问题，只要单线态是一个真正的标量。2- $σ$普朗克上限对$n_s$施加的单重态质量低于2 TeV，因此，几乎整个允许的参数范围可以探测氙1 T。
2015-10-14 astro-ph.CO hep-ph
Relic Density of Asymmetric Dark Matter in Modified Cosmological Scenarios
我们讨论了遗迹丰度的非对称暗物质粒子在修改后的宇宙学方案，哈勃率是改变相对于标准的宇宙学方案。如果不对称暗物质粒子在这个时代冻结，修改后的哈勃速率会对不对称暗物质粒子的残余丰度留下印记。一般来说，我们参数化的修改哈勃率，然后计算的遗迹丰度的非对称暗物质粒子和反粒子。我们发现在修正后的宇宙学模型中，暗物质粒子和反粒子的丰度都得到了增强。在修正的宇宙学模型中，由于湮灭率的增加，非对称暗物质粒子的间接探测信号是可能的。应用普朗克数据，我们找到了修改后的宇宙学模型的参数的约束。
2018-11-01 hep-ph
Oscillating Asymmetric Dark Matter
本文研究了非对称暗物质背景下暗物质粒子-反粒子振荡的动力学。振荡的出现是由于小DM数违反马约拉纳型质量项，并可能导致重新耦合的湮灭后冻结和清洗的DM密度。我们利用非平衡场论从第一性原理导出了DM振荡和冻结的密度矩阵方程，我们的结果与以前的研究有质的不同。DM动力学表现出粒子对反粒子的“味道”效应，这取决于相互作用的类型，类似于介质中的中微子振荡。“味敏”DM相互作用包括通过新的矢量玻色子的散射或湮灭，而“味盲”相互作用包括通过新的标量玻色子的散射或s通道湮灭，或湮灭到玻色子对。特别是，我们发现，味道敏感的湮灭不重新耦合时，相干振荡开始，味盲散射不会导致退相干。
2012-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Unitarity limits on thermal dark matter in (non-)standard cosmologies
使用上界的非弹性反应截面所隐含的S-矩阵么正性，我们推导出热平均的最大暗物质（DM）湮灭率一般$k \rightarrow 2$数变化的反应，与$k \geq 2$，发生完全在黑暗的部门，或涉及标准模型领域。这转化为粒子的最大质量饱和所观察到的DM丰度，其中，占主导地位的$s$波湮灭，获得周围的$130$ TeV，$1$ GeV，$7$ MeV和$110$ keV，分别为$k=2,3,4$和$5$，在辐射主导的宇宙中，对于一个真正的或复杂的标量DM稳定的最小对称性。对于在前大爆炸核合成时代的修改的热历史，与一个中间时期的物质统治，再加热温度高于$\mathcal{O}(200)$ GeV的$k \geq 4$，$\mathcal{O}(1)$ TeV的$k=3$和$\mathcal{O}(50)$ TeV的$k=2$的值强烈不利的统一性和DM遗迹丰度的综合要求，DM冻结出来再加热前。
2021-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Unitarity in the non-relativistic regime and implications for dark matter
本文研究非相对论区域中幺正性对散射截面的限制，通过重求和双粒子不可约图实现弹性和非弹性截面的幺正化，提出模型无关方案，并指出其对暗物质冻结、间接探测和自相互作用的广泛影响。
2024-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on Asymmetric Dark Matter Self Annihilation Cross Sections in Non-standard Cosmological Scenarios
本研究探讨非标准宇宙学（kination模型和膜世界）中非对称暗物质自湮灭对残余丰度的影响，给出避免不对称性被完全冲刷的截面约束，并发现左手性sneutrino暗物质下winos质量下限更小。
2024-02-09 hep-ph
Unitarity violation and restoration in radiative bound-state formation
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；Department of Physics, University of Oslo（奥斯陆大学物理系）
针对暗物质的前沿计算显示，辐射束缚态形成过程中非相对论区域的分波幺正性严重破坏，通过适当重求和入射态自能中的非弹性贡献可恢复幺正性，本文推导了分波的Kramers型公式并分析了复动量平面上的解析结构。
2026-06-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Asymmetric dark matter in braneworld cosmology
我们研究了膜世界膨胀时期对非对称暗物质遗迹密度的影响。我们发现，在早期宇宙的兰德尔Sundrum II（RSII）模型预测的膨胀率增强导致早期粒子冻结和增强的遗物密度。Okada和Seto（2004）在对称暗物质模型中观察到了这种效应，这里我们将他们的结果推广到非对称暗物质的情况。我们还讨论了膜世界场景中增强的非对称湮灭率及其对间接探测实验的影响。
2014-05-07 astro-ph.CO hep-ph
An Asymmetric SIMP Dark Matter Model
构造了第一个非对称强相互作用大质量粒子（SIMP）暗物质（DM）模型，其中一个新的类矢量费米子和一个新的复标量都具有非零化学势，可以是非对称DM粒子.在U（1）$^{}_\textsf{D}$暗规范对称性自发破缺后，这两个粒子可以有偶然的$\mathbb{Z}^{}_4$电荷使它们稳定。通过在SIMP DM之间增加一个复标量，DM的残余密度由$3 \to 2$和双环诱导$2 \to 2$湮灭决定.另一方面，SIMP DM可以通过新的规范相互作用与热浴保持动力学平衡，直到DM冻结温度。有趣的是，该模型可以对DM具有弹跳效应，由此DM数密度在DM的化学冻结之后上升。在此效应下，模型中DM自相互作用截面的预测结果与天体物理观测结果一致，DM能量密度与重子物质能量密度的比值可用原始不对称性来解释.我们还预测了DM-电子弹性散射截面，可用于测试这个模型在未来的投影实验。
2022-10-28 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic freeze-out and diffusion dynamics in small-system asymmetric collisions at sqrt(sNN)=200 GeV in light of a generalized Fokker-Planck distribution
Hubei University of Automotive Technology（湖北汽车工业学院）；Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）；Physical-Technical Institute of Uzbekistan Academy of Sciences（乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所）；Abdul Wali Khan University Mardan（马尔丹阿卜杜勒瓦利汗大学）；University of Tabuk（塔布克大学）；Princess Nourah bint Abdulrahman University（公主努拉·宾特·阿卜杜勒拉赫曼大学）；Ajman University（阿治曼大学）
利用广义Fokker-Planck解分析小系统非对称碰撞中π^0的横动量谱，提取热-硬过程转变能标、有效温度和幂律指数，揭示系统大小和中心度对冻结温度及扩散过程的影响。
2026-06-26 hep-ph nucl-th
Improved bounds on $\mathbb{Z}_{3}$ singlet dark matter
我们重新考虑复杂的标量单线态暗物质稳定的$\mathbb{Z}_{3}$对称性。我们完善的潜在的稳定性界限，并使用限制在有限的能量上的散射的么正性放置一个更强的下限上的直接检测截面。此外，我们改进了热冻结的处理，包括暗物质温度的演变和它对遗迹丰度的反馈。在冻结是由共振或半湮灭占主导地位的地区，暗物质从等离子体动力学上说，非常早，周围的化学解耦的开始。这导致了对希格斯粒子所需耦合的修改，结果证明在半湮灭区最多只有百分之几，从而使人们相信在这一区域计算遗迹密度的标准方法。相比之下，对于刚好低于希格斯共振的暗物质质量，希格斯不可见宽度以及直接和间接探测信号的修改可以达到$6.7$的因子。然后，该模型目前允许在$56.8$ GeV的$58.4$ GeV（取决于早期动力学去耦的细节）$\lesssim M_{S} \lesssim 62.8$ GeV和$M_{S} \gtrsim 122$ GeV，如果冻结是由半湮灭为主。我们表明，整个大的半湮没区将在不久的将来在XENONNT实验的测量探测。
2019-04-09 hep-ph
On thermal production of self-interacting dark matter
我们考虑自相互作用暗物质的热产生机制与规范的$Z_3$对称性的模型。一个复杂的标量暗物质被$Z_3$稳定下来，$Z_3$是局部暗$U(1)_d$的残余。在SM湮灭、SIMP和/或禁沟道存在的情况下，热冻结可以产生具有大的自相互作用的轻暗物质。我们表明，暗光子和/或暗希格斯粒子应该是相对轻的么正性，然后帮助热冻结。我们确定的暗物质自相互作用和质量的情况下，一个或一些渠道是重要的，在确定的遗迹密度的参数空间上的约束。
2016-12-20 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric Two-Component Scalar FIMP Dark Matter
Faculty of Physics, Yazd University（亚兹德大学物理学院）
提出一个双组分非对称FIMP暗物质模型，通过冻结机制和重粒子衰变产生不对称性，数值求解玻尔兹曼方程重现观测遗迹密度，并满足自相互作用、不可见希格斯衰变和直接探测约束。
2026-08-12 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
Annihilating Asymmetric Dark Matter
在热不对称暗物质（ADM）模型中，粒子和反粒子暗物质（DM）的残余丰度不需要有很大的不同。通过考虑原始不对称性对耦合DM和反DM的热玻尔兹曼演化的影响，我们导出了所需的湮灭截面。这与CMB和Fermi-LAT伽马射线数据结合使用，以限制在热冻结中存活的反DM粒子的数量密度。在热ADM框架下重新分析银河系中心的扩展γ射线辐射时，我们发现湮没成$τ$轻子的反DM数密度比DM的更倾向于1-4 $\%$，而$b$ -夸克通道的反DM数密度比DM的更倾向于50-100 $\%$。
2014-08-21 astro-ph.CO hep-ph
Non-standard cosmological scenarios, Sommerfeld enhancement and asymmetric dark matter
本文研究非标准宇宙学中修正哈勃膨胀率与Sommerfeld增强对非对称暗物质遗迹密度的混合影响，并给出相关参数约束和质量上限。
2025-06-06 hep-ph
Accidentally Asymmetric Dark Matter
研究了重暗夸克约束$SU(N)$暗扇区中的一级相变效应。这个扇区的重子是暗物质的候选者。在禁闭相变期间，重夸克被困在孤立的、收缩的退禁闭相口袋中，引起第二阶段的湮灭，这极大地抑制了暗夸克的丰度。幸存的丰度由每个口袋中的局部偶然不对称性决定。正确的暗物质丰度得到的$\mathcal{O}(1-100)$ PeV暗夸克，高于通常的幺正界限。
2021-03-17 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-out Forbidden Dark Matter in the Hidden Sector in the Mass Range from sub-GeV to TeV
运动学禁止通道可以设置冻结出的暗物质（DM）遗迹丰度。这些通道被描述为DM湮灭成更重的状态，在零温度极限下消失，但在早期宇宙中发生在有限的温度下。对于禁戒通道的终态是标量介质，通过与标准模型（标准模型，SM）Higgs粒子的混合耦合到SM物质的情况，来自DM-核子相互作用的信号和来自介质相关的能量丢失或位移顶点的信号可以分别通过直接探测和粒子物理实验来探测。因此，我们提出了一个最简单的隐蔽矢量暗物质模型，可以表现出这种情况下的质量范围从亚GeV到TeV的研究。暗物质存在于隐藏的扇区中，在冻结之前与SM处于热平衡。在冻结过程中，它的密度耗尽是由于它湮灭成两个更重但亚稳的标量，其中耦合可以通过具有正确的残余密度和受微扰么正性约束来确定。然而，许多允许的参数空间是不敏感的隐藏标量和SM希格斯粒子之间的混合角。我们发现，一个更显着的DM和介质之间的质量分裂可以只允许在子GeV区域。此外，TeV区域的质量分裂要求在百分比水平内。这种禁戒DM通过标量门与SM粒子相互作用的模型在实验中是可检验的。
2022-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
Cosmological Bounds on Scotogenic Model with Asymmetric Mediator
Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；Institute for Cosmic Ray Research (ICRR), The University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所）；Faculty of Science and Engineering, Kyushu Sangyo University（九州产业大学理工学部）；Department of Physics, Faculty of Engineering Science, Yokohama National University（横滨国立大学工学部物理学科）；Department of Global Environment Studies, Hiroshima Institute of Technology（广岛工业大学全球环境研究科）
该研究通过宇宙学约束分析，探讨了不对称媒介scotogenic模型中暗物质和中微子质量起源的参数空间，发现媒介质量约为10 TeV量级为 favored 范围。
2025-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetries in Extended Dark Sectors: A Cogenesis Scenario
本研究探讨扩展暗扇区中不对称性对多暗物质组分产率与性质的影响，提出即使本质对称的粒子其能量密度也可源于不对称性，并嵌入能同时解释中微子质量与重子不对称性的协同创生模型，预言可探测的单色中微子线。
2023-05-12 hep-ph
Asymmetric dark matter from semi-annihilation
我们表明，一般的半湮灭的情况下，一对暗物质（DM）粒子湮灭到反DM，和一个不稳定的状态，可以混合或衰变到标准模型状态，可以导致粒子反粒子不对称的DM部门。目前的DM丰度，包括CP违反DM部门和由此产生的目前的不对称性是完全由一个单一的半湮灭过程在下一个领先的顺序。对于大CP违反在这个过程中，我们发现，几乎完全的不对称性可以在DM部门，所观察到的DM密度占主导地位的（反）DM粒子。额外的对湮灭过程的存在下，可以修改DM和反DM数密度的比例进一步，如果对湮灭是活跃的半湮灭去耦之后。对于这样的场景，与仅存在半湮灭的场景相比，生成相同的当前不对称性所需的CP违反通常要小得多。我们发现，一个极小模型与一个复杂的标量DM与立方自相互作用可以引起半和对湮灭，所需的CP-违反在一个循环的水平。我们还发现，上界的DM质量从S-矩阵的幺正性在纯粹的不对称的半湮灭的情况下，最大CP违反，是15 GeV左右，这是强得多，比在WIMP和以前考虑的不对称DM的情况下，由于所需的大的非零化学势，这样的不对称DM。
2020-10-20 hep-ph
TASI Lectures on Early Universe Cosmology: Inflation, Baryogenesis and Dark Matter
这些讲座，在TASI 2018年提出，提供了一个简明的介绍膨胀，重子生成，和暗物质方面没有涵盖的其他讲座。对暴胀的强调是一种直观的理解和限制暴胀模型的技术。对于重子生成，我们集中在两个例子，leptogenesis和电弱重子生成，注意单态辅助两步相变。关于暗物质，我们回顾了不同类别的模型区分其机制，以获得所观察到的遗迹密度，包括热冻结，不对称暗物质，冻结，SIMP暗物质，超轻标量和轴子的错位机制，和生产的原始黑洞在膨胀过程中。提供了问题集。
2021-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Non-thermal and Thermal properties of Dark Matter
我们描述了暗物质（DM）丰度的演变，从它的创建从暴胀子衰变的假设下的瞬时再加热的开始。基于初始条件，如暴胀子质量和它的衰变分支比DM，再加热温度，DM质量和与热浴的相互作用速率，DM粒子可以热化（完全/部分）与原始浴或保持非热在其整个演化历史。在热的情况下，最终的丰度是由大湮灭率的标准冻结机制，而不管初始条件。对于较小的湮灭率，它可以通过冻结机制来设置，也与初始丰度无关，只要它开始时很小。对于更小的相互作用率，DM是非热的，而遗迹丰度将基本上由初始条件。通过精确求解相应的Boltzmann方程，对DM质量和湮没率进行了与模型无关的约束，并确定了允许参数空间的热冻结区、冻结区和非热区.我们强调了一个普遍的事实，即暴胀子衰变DM不可避免地导致了一个大范围的DM参数空间的宇宙的overclosure，从而构成了一个严格的约束，必须考虑到，而构建模型的DM。对于热DM区，我们还展示了间接DM搜索实验、大爆炸核合成、宇宙微波背景、普朗克测量以及由于S-矩阵的么正性而引起的理论限制的互补约束。对于非热DM的情况下，我们显示了允许的参数空间的暴胀和DM质量为一个给定的再加热温度，并计算共动自由流长度，以确定热，温暖和冷DM制度。
2014-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Consequences of DM/antiDM Oscillations for Asymmetric WIMP Dark Matter
假设在暗区存在一个原始的不对称性，一个通常被称为非对称暗物质（aDM）的场景，我们研究了暗物质和它的反粒子之间的振荡对冻结之前的初始不对称性的重新平衡的影响，这使得有效的湮灭重新耦合。我们计算的DM遗迹丰度的演变，并显示如何振荡重新打开的aDM模型的参数空间，特别是在允许大（WIMP规模）DM群众的方向。一个质量在EW尺度（\sim 100 GeV - 1 TeV）的典型弱相互作用粒子，其原始不对称性与重子不对称性具有相同的量级，如果DM数破坏的Delta（DM）= 2质量项在\sim meV范围内，那么它自然会得到正确的残余丰度。湮灭的重建意味着回避了天体物理体中aDM积累的约束。另一方面，必须考虑BBN、CMB和间接检测信号对零化DM的普通界限。
2012-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Non-minimally Coupled Vector Boson Dark Matter
我们考虑一个简单的阿贝尔矢量暗物质（DM）模型，其中{ \it only} DM $(\widetilde{X}_μ)$通过$\sim \widetilde{X}_μ\,\widetilde{X}^μ\,\widetilde{R}$形式的算子非极小地耦合到背景时空的标量曲率$(\widetilde{R})$。通过考虑标准的冻结出的情况下，我们表明，这是可能的探测这样一个非最低限度的耦合DM在直接检测实验的耦合强度$ξ\sim\mathcal{O}\left(10^{30}\right)$和DM质量$m_X\lesssim 55$ TeV，满足普朗克观测遗迹丰度和微扰么正性。我们还讨论了DM生产通过冻结，由非最小的耦合，这需要$ξ\lesssim 10^{-5}$产生观察到的DM丰度在很大范围内的DM质量取决于选择的再加热温度。我们进一步表明，即使在非最小耦合的情况下，也可以通过无质量引力子介导的浴粒子的2比2散射产生整个观察到的DM丰度。
2022-01-05 gr-qc hep-ph hep-th
SIMP dark matter during reheating
本研究探究暴胀再加热时期SIMP暗物质的退耦过程，分析不同暴胀子势下退耦温度、所需截面及暗物质质量上限的变化，结合CMB观测约束给出不同势对应的存活参数空间。
2024-10-03 astro-ph.CO hep-ph
WIMP Cogenesis for Asymmetric Dark Matter and the Baryon Asymmetry
我们提出了一种新的机制，即非对称暗物质（ADM）和重子非对称性都产生于亚稳弱相互作用大质量粒子（WIMP）热冻结后的同一衰变链中。暗物质和重子之间通过一个广义重子数联系在一起，并且这个广义重子数是守恒的，而暗物质不对称性和重子不对称性是相互补偿的。这个统一的框架解决了DM重子符合，同时继承了传统的WIMP奇迹在预测物质的遗迹丰度的优点。实现这种情况下的可重正化模型的例子。这些模型一般预测ADM与子GeV到GeV尺度的质量，与标准模型夸克或轻子相互作用，从而使潜在的签名在直接检测实验敏感的低质量DM。其他有趣的唯象预测也进行了讨论，包括：LHC签名的新的中间粒子的颜色或电弱电荷和DM诱导的核子衰变，长寿命的WIMP可能是在未来的高能对撞机实验。
2020-12-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
How to save the WIMP: global analysis of a dark matter model with two s-channel mediators
一个可靠的比较不同的暗物质（DM）搜索需要模型，满足一定的一致性要求，如规范不变性和微扰么正性。作为一个很好的动机的例子，我们研究两个中介DM（2 MDM）。该模型基于自发破缺的$U(1)'$规范对称性，包含一个Majorana DM粒子以及两个$s$ -通道介体，一个矢量（$Z'$）和一个标量（暗希格斯玻色子）。我们执行一个全球性的扫描模型的参数，假设DM遗迹密度是通过在早期宇宙中的热冻结，并施加一个大的约束：直接和间接DM搜索，单喷流，双喷流和双轻子搜索在对撞机，希格斯观测，电弱精度测试和微扰么正性。我们的结论是，热DM只允许接近一个$s$通道共振或如果至少有一个调解人是轻于DM颗粒。在这些情况下，可以获得热DM丰度，尽管DM与标准模型的耦合很小。有趣的是，我们发现，矢量介导的DM-核子散射导致相关的限制，尽管速度抑制的截面，和间接检测可以是重要的，如果DM湮灭到两个介质是运动学允许的。
2016-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter asymmetry in supersymmetric Dirac leptogenesis
我们讨论了在超对称狄拉克稀薄创生方案中的非对称或对称暗物质候选者。通过引入一个与右手中微子耦合的单重态超场，可以避免暗物质的过剩问题，并产生各种可能的暗物质候选者。如果单线态是最轻的超对称粒子（LSP），那么它就自然成为非对称的暗物质。另一方面，右手中微子是对称的暗物质候选者，其残余密度可以通过通常的热冻结过程来确定。传统的中性伴子或引力伴子LSP也可以是一个暗物质候选者，因为它从右手中微子的非热产生可以被适当地控制。在我们的方案中，重超对称粒子的晚期衰变主要产生右手中微子和中微子，这对大爆炸核合成的标准预言是无害的。
2012-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric Inelastic Dark Matter and the LUX-ZEPLIN event
University of Tokyo（东京大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（宇宙物理与数学研究 Kavli 研究所（WPI）、UTIAS，东京大学）；Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所及物理与天文学院）
提出非对称非弹性暗物质模型，通过原始不对称性抑制太阳湮灭，以解释LZ实验250 keV候选事件，并预测相关直接探测信号。
2026-09-17 hep-ph
Classification of Pati--Salam Asymmetric $\mathbb{Z}_2 \times \mathbb{Z}_2$ Heterotic String Orbifolds
University of Liverpool（利物浦大学）；Manchester Metropolitan University（曼彻斯特城市大学）
本文系统分类了Pati-Salam异质弦真空中的非对称Z₂轨道作用，通过结合非对称扭动与位移，识别了24种不同情况，并研究了其模数内容和内部Narain晶格，提出了具有三种左手世代的基底集。
2026-07-14 hep-ph hep-th
Resonant or asymmetric: The status of sub-GeV dark matter
本文综合实验室、天体物理和宇宙学约束，对亚GeV暗物质进行全局分析，发现费米子暗物质需共振或不对称，标量暗物质对称即可，并指出常用基准点已受约束，提出新基准点。
2025-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting asymmetric dark matter coupled to a light massive dark photon
暗物质（DM）与相当大的自相互作用介导的一个轻的物种提供了一个令人信服的解释所观察到的银河系的子结构，此外，DM和轻粒子之间的直接耦合有助于DM湮灭在早期宇宙。如果DM丰度是由于暗粒子-反粒子的不对称性，则DM湮灭截面可以任意大，并且DM与轻物质的耦合可以是显著的。我们考虑的情况下，非对称DM通过光（但不一定是无质量）阿贝尔规范矢量玻色子，暗光子相互作用。在无质量暗光子极限下，规范不变性要求DM是多组分的，由不同种类的正负暗离子组成，它们部分地结合在中性暗原子中。我们认为，一个类似的结论适用于光暗光子，特别是，我们建立的DM的多组分和原子的字符持续在大部分的参数空间中，暗光子是足够轻的调解相当大的DM自相互作用。我们讨论了在这种情况下的宇宙学事件序列，包括暗不对称的产生，冻结的湮灭，暗复合和相变，使质量的暗光子。我们估计DM晕的自相互作用的效果，考虑到这一宇宙学的历史。我们放置的基础上观察到的椭圆形的大晕的约束，并确定DM自散射的制度，可以影响较小的晕的动态，使理论与观测更好地吻合。此外，我们估计宇宙学丰度的暗光子在各种制度，并得出相关的界限。
2014-07-17 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Squeezeout of Dark Matter
本文详细研究了含$SU(N)$规范群和单代暗重夸克的暗扇区中的禁闭相变。我们把重点放在足够重的夸克，使他们的丰度冻结之前的相变和相变是一级的。我们发现，在这个相变的夸克被困在收缩口袋的退禁闭阶段，并压缩到足以在一个显着的速度相互作用，从而产生了第二阶段的湮灭，可以显着地改变所产生的暗物质丰度。因此，暗物质可能比经常被引用的$\sim100~$ TeV的幺正性边界更重。我们的发现几乎完全独立于暗区和标准模型之间入口的细节。我们简要地评论了这样一个部门的可能信号。我们的主要发现总结在一封附函中，而在这里，我们提供了计算的不同部分的进一步细节。
2022-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Solar constraints on asymmetric dark matter
宇宙中的暗物质很可能是物质和反物质的混合物，也许可以与测量到的重子和反重子的不对称混合物相媲美。在宇宙的早期阶段，暗物质粒子的产生过程类似于重子生成，暗物质的冻结取决于暗物质的不对称性和湮灭截面（s波和p波湮灭通道）。在这些η参数化的非对称暗物质模型（η-ADM）中，暗物质粒子的湮灭截面接近于弱相互作用截面，η-暗物质的非对称性值接近于重子非对称性η_B。此外，我们假设，暗物质散射的重子，即自旋无关的散射截面，是相同的数量级的几个理论粒子物理模型所建议的值的范围，用于解释目前的无法解释的事件中报道的DAMA/LIBRA，CoGeNT和CRESST实验。在这里，我们通过研究这种类型的暗物质对太阳演化的影响，即太阳中微子通量和日震学来约束η-ADM模型。我们发现，质量小于15 GeV的暗物质粒子，与自旋无关的皮巴量级的重子散射截面，以及在10^{-12}-10 ^{-10}范围内的η-暗物质不对称性，将引起太阳中微子通量的变化，这与目前的中微子通量测量结果不一致。这种模型的一个自然结果是抑制湮灭，从而减少了间接和直接暗物质探测实验之间的紧张关系，但该模型也允许大大增强湮灭截面。我们讨论的所有宇宙学η-非对称暗物质方案都与当前WMAP的测量值相一致。
2012-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Asymmetric Dark Matter from Low-Scale Spontaneous Leptogenesis
University of Tokyo（东京大学）；Tohoku University（东北大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
该研究提出一种通过低能自发轻子生成同时产生暗物质不对称性和质子不对称性的模型，预测暗物质质量范围并探讨其探测可能性。
2026-11-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
