Interpretations of the possible 42.7 GeV $γ$-ray line
最近,Liang等人在附近16个星系团的方向上发现了一个能量约为43 GeV的试探性线信号。如果是由暗物质湮灭引起的,则暗物质粒子的质量应为$m_χ\sim 43$ GeV,需要湮灭截面$\langle σv \rangle \sim 5\times10^{-28}(\overline{\rm BF}/10^{3})^{-1}~{\rm cm^3~s^{-1}}$,其中$\overline{\rm BF}$是这些星系团湮灭信号的平均增强因子。在这项工作中,我们讨论了几个模型,可以解释这些功能和估计模型参数。通常需要相当大的耦合参数。给出了暗物质湮灭为$b\bar{b}$、$μ^+μ^-$等各种末态截面的$2σ$上限值。
2016-08-14 astro-ph.HE hep-ph
Searching for the continuum spectrum photons correlated to the 130 GeV gamma-ray line
最近已经提出了朝向银河系中心的伽马射线线信号的指示,其能量约为130 GeV。虽然暗物质湮灭是这种信号的一个可行的候选者,但通常预计这种通量将与由于暗物质对湮灭到其他标准模型粒子中而导致的具有连续能谱的伽马射线分量相关。我们使用的伽马射线数据从内部10 × 10度的窗口,以获得各种DM湮灭的最终状态的限制。延长观察窗口,我们讨论的边界上的形态的暗物质信号相关联的线,应用标准模板的暗物质配置文件,如Einasto或NFW配置文件,并引入一个新的更一般的参数化。
2012-11-14 astro-ph.HE hep-ph
Gamma Lines without a Continuum: Thermal Models for the Fermi-LAT 130 GeV Gamma Line
最近声称费米-LAT光子谱中130 GeV处的一条线暗示了银河系中心和其他暗物质主导区域的暗物质湮灭。如果费米特征确实是由暗物质湮灭引起的,那么最佳拟合的线截面,加上没有任何相应的连续光子过剩,就给热暗物质模型带来了一个有趣的难题:线截面太大,不能从开放的标准模型湮灭模式辐射产生,又太小,不能在早期宇宙中提供有效的暗物质湮灭。我们讨论了两种机制来解决这个难题,并说明了每一个简单的参考模型,其中占主导地位的暗物质湮灭通道是光子的最终状态。我们采用的第一种机制是共振湮灭,它增强了冻结过程中的湮灭截面,并允许一个足够大的现今湮灭截面。其次,我们考虑级联湮灭,p波和s波过程之间的层次。这两种机制都需要质量接近简并,并预测质量与暗物质质量密切相关的状态;共振冻结还需要TeV尺度的新带电粒子。
2012-08-20 astro-ph.HE hep-ph
SUSY in the sky or a keV signature of sub-GeV gravitino dark matter
我们指出,最近在不同的星系团和仙女座星系的X射线谱中发现的3.5keV谱线,可以用R宇称模型中负责自发超对称破缺的一个扇区的物理性质自然地解释。在这种情况下,这条谱线的来源可能是大质量引力子的超伴子--斯哥德斯蒂诺标量的衰变。与此同时,占主导地位的暗物质成分是稳定的引力子,其质量预计约为0.25 GeV。
2014-09-08 astro-ph.HE hep-ph
WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs
我们计算了当前和未来的宇宙微波背景(CMB)测量对质量低于电弱标度的湮灭暗物质(DM)的约束:m_{DM} = 5 - 100 GeV。特别是,我们把我们的注意力集中在这个质量范围的低端,作为DM粒子与质量m_{DM}~10 GeV最近已被声称是一致的CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果,同时也提供了可行的DM候选人来解释费米和WMAP雾的测量。(目的)研究CMB谱与粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型依赖性。我们试图找到一个简单而实用的配方,估计当前和未来的CMB边界上的广泛的一类DM湮灭模型。(结果)在所研究的DM质量范围内,DM湮没的CMB信号与DM晕的大尺度结构形成、分布和轮廓等宇宙学不确定性的细节无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以用一个参数来描述,即DM湮灭过程中中微子带走的能量比例。作为主要结果,我们提供了一个简单而通用的计算轻WIMP湮灭截面的CMB约束的拟合公式。我们表明,热遗迹DM在CoGeNT,DAMA青睐的质量范围是在一个严重的冲突与目前的CMB数据的湮灭通道与中微子很少,肯定会被普朗克任务测试的所有可能的DM湮灭通道。此外,我们的发现强烈反对这样一种说法,即能量为m_{DM}~10 GeV、能量为$~9 × 10 ^{-25} cm ^{3} s ^{-1}的热残余DM湮灭可能是费米和WMAP雾的原因。<sigma_av>
2011-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Brightening the (130 GeV) Gamma-Ray Line
来自暗物质(DM)湮灭的伽马射线线太弱而无法观测,但它的观测将揭示许多信息,例如,DM质量和正常大的湮灭率$\sim0.1$ Pb转化为双光子。在这项工作中,我们构建了一个最小有效理论(EFT)纳入DM和较重的带电粒子。在共振或强耦合增强的情况下,可以得到较大的湮没率。EFT受到XENON100和WMAP数据的严格约束。没有共振,狄拉克DM或有色带电粒子被排除。指出双胶子模可以正确地确定DM遗迹密度。有趣的是,这个框架也为LHC中希格斯双光子过剩提供了一个起源。我们将一般的分析NMSSM,它可以优雅地解释暂定130 GeV的伽马射线线。我们还提出了一个顶窗模型来解释γ射线谱线。
2012-06-28 astro-ph.HE hep-ph
130 GeV Fermi gamma-ray line from dark matter decay
在对Fermi-LAT数据进行初步分析的基础上得到的130 GeV γ射线谱线,在常规的MSSM框架下很难用暗物质湮灭解释。我们指出,它可以很好地解释与两个体衰变的标量暗物质($\tildeϕ_{\rm DM}\rightarrowγγ$)的第6维运营商抑制的质量的大统一尺度($\sim 10^{16}$ GeV),${\cal L}\supset|\tildeϕ_{\rm DM}|^2F_{μν}F^{μν}/M_{\rm GUT}^2$,其中的标量暗物质$\tildeϕ_{\rm DM}$开发TeV规模的真空期望值。我们提出了一个可行的模型解释130 GeV的伽马射线线。
2013-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Is the 130 GeV Line Real? A Search for Systematics in the Fermi-LAT Data
我们最近在费米-LAT数据中声称在大约130 GeV处有一个银河系中心特征,这促使了大量论文提出解释,从暗物质湮灭到奇异的脉冲星风。由于这种解释对物理学和天体物理学的重要性,发现不仅需要额外的数据,而且需要对可能的LAT系统进行彻底的调查。虽然我们无法访问每个事件重建的详细信息,但我们确实从公共事件列表和航天器参数文件中获得了有关每个事件的信息。这些数据使我们能够搜索可能表明虚假信号的可疑趋势。我们考虑了几个假设,可能使一个仪器人工制品更明显的银河系中心,并发现他们难以置信。我们还寻找一个仪器签名在地球边缘的光子,它提供了一个平滑的参考光谱为零测试。我们没有发现显着的130 GeV的功能在地球的肢体样本。然而,我们发现一个轻微的显着130 GeV的功能,在地球边缘的光子探测器入射角的范围有限。这引起了人们对130 GeV银河系中心特征的担忧,尽管我们想不出将两者联系起来的合理的仪器行为模型。少量的额外肢体数据将告诉我们肢体特征是否是统计上的侥幸。如果分支特征持续存在,它将引起对E > 100 GeV事件的Pass 7处理的怀疑。目前,我们还没有发现任何仪器系统学可以合理地解释银河系中心在130 GeV处的过量辐射。
2012-09-20 astro-ph.HE hep-ph
130 GeV gamma ray line and enhanced Higgs di-photon rate from Triplet-Singlet extended MSSM
我们提出了一个SU(2)单重态和Y=0三重态的最小超对称标准模型的经济推广,它可以解释(i)125 GeV的希格斯玻色子,(ii)在Fermi-LAT观测到的130 GeV的$γ$射线,(以及114 GeV的第二条光子线)(iii)ATLAS看到的增强的希格斯双光子衰变率,同时与暗物质遗迹密度和最近的XENON 100排除限制自旋无关的直接检测截面一致。我们得到所需的截面$10^{-27}cm^3s^{-1}$的130 GeV的$γ$ -射线通量通过共振湮灭的暗物质通过赝标三重态希格斯质量$\sim$ 260 GeV。暗物质主要是bino-higgsino,它与光子有很大的耦合(通过higgsino),并给出正确的遗迹密度(通过bino)。我们得到了增强的Higgs双光子衰变率,$R_{γγ}\simeq 1.24$主要由光电荷环贡献,这可以解释ATLAS在$h\rightarrow γγ$通道中观察到的过量。
2013-07-07 hep-ph
Two Component Dark Matter : A Possible Explanation of 130 GeV γ-Ray Line from the Galactic Centre
最近,在对费米-LAT卫星数据进行分析后,有迹象表明130 GeV的伽马射线线来自银河系中心。由于本质上是单色的,它排除了其天体物理起源的可能性,并且有人猜测这条线可能起源于暗物质湮灭。在这项工作中,我们提出了一个两个组件的暗物质的情况下,扩展的标准模型的惰性希格斯偶极子和规范单重标量炮制与$\rm {Z_2 \times Z^{\prime}_2}$对称性,被认为是。我们发现我们的方案不仅可以解释130 GeV的伽马射线线通过暗物质湮灭,而且还产生正确的暗物质遗迹密度。我们使用了LHC数据所暗示的125 GeV左右的标准模型希格斯质量。
2013-12-17 hep-ph
Implications of a 130 GeV Gamma-Ray Line for Dark Matter
费米伽马射线太空望远镜的数据中,最近有报道称在~130 GeV处有伽马射线线特征,这引起了人们对暗物质粒子湮灭模型的极大兴趣,在该模型中,暗物质截面相当大,最终状态包括光子。在这篇文章中,我们采取了一个模型无关的方法,并讨论了一些可能的暗物质候选人,可能会产生这样的功能。虽然我们确定了几种可能导致这种伽马射线线的情况,但这些模型都受到相当大的限制。特别是,可行的模型需要大的耦合(g>1-3),和额外的带电粒子的质量范围约为130-200 GeV。此外,来自银河系中心的较低能量伽马射线约束迫使我们考虑这样的场景,即暗物质在早期宇宙中通过速度抑制过程湮灭,或者最终产生相对较少的伽马射线(如电子,μ子或中微子)。这些结论的一个例外可以在模型中找到,其中暗物质湮灭到重的中间态,这些中间态衰变为光子,产生线状伽马射线光谱。
2012-07-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fermi-eROSITA cross-correlations suggest annihilation lines of $\sim70$ GeV WIMPs
Ben-Gurion University of the Negev(内盖夫本-古里安大学)
通过堆叠星系团和交叉相关分析,在Fermi-LAT数据中发现约70、40和13 GeV的发射线,符合约70 GeV WIMP的湮灭通道,统计显著性达5.6σ(交叉相关)和2.3σ(堆叠),并进一步揭示六个线状特征,与两个交叉湮灭WIMP模型一致。
2026-10-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Illuminating the 130 GeV Gamma Line with Continuum Photons
在费米大天区望远镜的数据中,有证据表明在银河系中心有一条130 GeV的伽马射线线。解释这一特征的暗物质候选者也应该湮灭为标准模型粒子,导致光子的连续谱。为了研究这个连续体,我们分析费米数据下降到5 GeV,仅限于银河系的内部3度。我们把一个强约束的比例连续光子单色线光子,是独立的不确定性的暗物质密度分布。导出的约束排除中性伴子暗物质作为线的解释。
2012-10-25 astro-ph.CO hep-ph
A 130 GeV photon line from dark matter annihilation in the NMSSM
在次最小超对称标准模型中,中性伴子暗物质可以通过s通道中CP奇希格斯玻色子的交换而湮灭为一对光子。CP奇希格斯玻色子玻色子通过一个主要是类希格斯玻色子的电荷环与两个光子耦合。我们发现NMSSM的参数空间可以同时容纳i)质量约为130 GeV的类中性子暗物质,产生130 GeV的光子线; ii)大于或等于10 ^{-27} cm ^3 s ^{-1}的湮灭截面; iii)符合WMAP约束的遗迹密度; iv)与氙100的边界相容的直接检测截面,以及v)大约125 GeV的类似希格斯质量的标准模型。然而,CP奇数希格斯质量必须偶然接近260 GeV。
2012-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Natural explanation for 130 GeV photon line within vector boson dark matter model
我们提出了一个暗物质模型来解释观测到的来自星系中心的130 GeV光子线。候选的暗物质是质量为$m_V$的矢量玻色子,它与光子和$Z$玻色子有无量纲耦合。该模型预测了一个双线光子谱的能量等于$m_V$和$m_V(1-m_Z^2/4m_V^2)$起源于暗物质湮灭。同样的耦合导致了LHC中的单光子加上丢失的能量信号。整个微扰参数空间可以通过14 TeV LHC运行来探测。该模型也有很好的前景,被探索的直接暗物质搜索,以及测量的$h \to γγ$和$h \to Z γ$的比率在大型强子对撞机。
2013-05-30 hep-ph
On the offset of the DM cusp and the interpretation of the 130 GeV line as a DM signal
我们表明,在暗物质(DM)的分布,需要解释最近发现的过剩的伽马射线谱在能量~130 GeV的DM湮灭不能生存的潮汐力,如果它是从银河系中心的观测建议的~1.5^ \circ偏移。
2013-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Axino dark matter with R-parity violation and 130 GeV gamma-ray line
我们表明,衰变轴子暗物质与R-宇称破坏可以解释观测到的超过130 GeV的伽马射线线从银河系中心的费米数据。轴子衰变为单色光子的分支分数可以是O(1),并且来自连续伽马射线和反质子通量的约束得到改善。$O(10^{13}-10^{14})$的Peccei-Quinn标度、GeV和$O(10^{-12}-10^{-11})$的R宇称破坏参数在宇宙学上是有利的。
2013-03-27 astro-ph.CO hep-ph
A possible link between the GeV excess and the 511 keV emission line in the Galactic Centre
在银河系中检测到的所谓GeV伽马射线过剩的形态和特征使我们推测大约10年前SPI实验绘制的511 keV线可能具有共同的起源。在本文的前一个版本中,我们假设30 GeV的暗物质粒子湮灭为$b \bar{b}$,并获得了与SPI观测一致的形态和511 keV的通量(~10 ^{-3} ph/cm^2/s)。然而,我们的估计假设了一个可以忽略不计的电子数密度的隆起,导致人为增加的通量(主要是由于在这种配置可以忽略不计的库仑损失)。假设数密度大于$n_e > 10^{-3} cm^{-3}$,我们现在得到一个511 keV的光子通量,它小于10 ^{-6} ph/cm^2/s,并且基本上与我们可以从暗物质湮灭注入$b \bar{b}$的正电子总数推断出的511 keV通量一致。因此,我们得出结论,即使存在30 GeV的暗物质粒子,也不可能在这两种信号之间建立联系,即使它们位于银河系中心相同的10度区域内。
2014-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Fermi Gamma Ray Line at 130 GeV from Axion-Mediated Dark Matter
我们把具有Peccei-Quinn(PQ)对称性的单重Dirac费米子看作暗物质。引入单重态复标量,通过Higgs门相互作用和电弱PQ异常,在暗物质和SM之间起中介作用。我们发现,一个共振湮灭的暗物质与轴子调解可以解释的单色光子线的费米LAT数据在130 GeV的异常相互作用,而湮灭截面与希格斯门相互作用的p波抑制。我们讨论了费米子暗物质的直接探测和希格斯标量的对撞机搜索之间的相互作用。我们还提出了一个紫外线完成的暗物质模型到NMSSM与PQ对称性。
2012-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Mixed Wino-Axion Dark Matter in String/M Theory and the 130 GeV Gamma-line "Signal"
具有低能超对称性的弦/M理论紧化倾向于预测暗物质有两个组成部分:轴子和WIMP \cite{1004.5138,1204.2795}。在符合这一点,我们表明,暂定130 GeV的伽玛线信号报告\cite{1204.2797}可以解释为所产生的湮灭145 GeV的质量,Wino类WIMP到Z玻色子和光子。在这种情况下,信号意味着暗物质的第二个组成部分,我们解释为由轴子组成-相对Wino/Axion丰度近似相等。进一步的预测是隐含的:在这两个扩散和单色光子从矮球状星系的信号;单色光子能量为145 GeV;对于大型强子对撞机,希格斯玻色子的质量已经预测在这个框架\cite{1112.1059},和目前的希格斯极限提供有趣的约束质量的Gluino。
2012-05-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Statistical interpretation of the spatial distribution of current 130 GeV gamma-ray line signal within the dark matter annihilation scenario
最近,几个研究小组从费米-LAT数据中发现了银河系中央的能量为$\sim 130$ GeV的$γ$射线信号。形态学研究表明,该信号与暗物质湮灭相一致,但与银河系中心Sgr A $\sim 220$的中心偏移了%,这样的$γ-$射线线可以解释为暗物质湮灭信号。然而,从银河系中心Sgr A $^{\star}$的最突出的信号区域的中心的偏移$\sim 220$ pc($1.5^{\circ}$)被认为是挑战暗物质湮灭的解释。考虑到这样一个130 GeV的$γ$ -射线线信号仅由$\sim14$光子组成的事实,我们认为这些光子与预期的暗物质分布的“不完美”一致性是由于有限的统计。随着在不久的将来收集到更多的信号光子,偏移将更小。我们的蒙特卡罗模拟支持上述推测。
2012-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Implications of the 750 GeV gamma-gamma Resonance as a Case Study for the International Linear Collider
如果2015年LHC数据所提出的750 GeV的伽马-伽马共振被证明是一个真实的效应,那么对国际直线对撞机的物理案例和升级路径有什么影响?无论共振是否被证实,这个问题提供了一个有趣的案例研究,测试ILC物理案例的鲁棒性。在本文中,我们从两个方面来解决这个问题:(1)几乎所有为新的750 GeV粒子提出的模型都需要额外的具有电弱耦合的新粒子。500 GeV ILC物理计划的关键要素-对希格斯玻色子玻色子、顶夸克和4-费米子相互作用的精确测量-将有力地区分这些模型。如果伴随750 GeV共振的新粒子超出了LHC的质量范围,那么这些信息与新的LHC数据结合或单独使用将非常重要。(2)从长远来看,ILC的能量升级到1 TeV已经在ILC TDR中讨论过,这将使γ-γ和e+e-碰撞的实验能够直接从这些独特的初始状态产生和研究750 GeV的粒子。
2016-07-31 hep-ex hep-ph
The 130 GeV gamma-ray line and generic dark matter model building constraints from continuum gamma rays, radio and antiproton data
最近对费米伽马射线空间望远镜数据的分析揭示了接近银河系中心的一个分辨伽马射线特征,这与能量约为130 GeV的单色光子一致。如果按照暗物质(DM)湮灭为γγ(γZ,γh)的说法来解释,这将对应于DM粒子的质量大约为130 GeV(145 GeV,155 GeV)。然而,这些环路抑制过程的速率大于热产生DM的通常预期速率。相应地,人们通常会期望标准模型费米子或规范玻色子的更大的树级产生率。在这里,我们量化这种期望在一个相当独立的模型的方式,通过相关的树的水平和循环振幅的帮助下的光学定理。作为一个应用,我们考虑从连续伽马射线,无线电和反质子数据上的树级振幅的界限,并将它们转化为环振幅的约束。我们发现,独立的DM生产机制,任何DM模型,旨在解释线信号的带电标准模型粒子在循环中运行的是在相当强的张力与至少一个这些限制,与顶夸克为主的循环。我们强调,试图解释130 GeV的功能与内部韧致辐射不遭受这样的困难。
2013-05-16 astro-ph.CO hep-ph
LHC constraints on dark matter with (130 GeV) gamma ray lines
暗物质在我们的星系中湮灭成光子将构成其存在的令人兴奋的间接信号,正如费米/LAT数据中130 GeV暗物质的初步证据所强调的那样。在光子湮灭截面很大的模型中,通常需要暗物质与新的带电粒子耦合,或者由新的带电粒子组成,而新的带电粒子可以在对撞机中产生。我们考虑了LHC对这些类型的一些代表性模型的约束,包括同号双轻子,反号双轻子,模拟激发轻子的产生和衰变的事件,四光子事件,共振产生的复合矢量衰变成两个光子,和双光子事件的信号。
2013-11-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
130 GeV gamma-ray line and enhancement of $h\toγγ$ in the Higgs triplet model plus a scalar dark matter
通过引入离散的$Z_2$对称性,我们在Higgs三重态模型中引入了一个实单重标量$S$,目的是解释Fermi LAT数据中$E_γ$ = 130 GeV处的一个光谱特征的初步证据.该模型能自然地满足暗物质遗迹密度和氙100直接探测数据的实验约束。双电荷标量和单电荷标量通过单圈贡献增强了$SS\toγγ$的湮没截面,对残余密度的贡献可以忽略不计。对于小的带电标量质量和大于1的耦合常数,$<\sigmav>_{SS\toγγ}$对于$m_{S}=130$ GeV可以达到$\ord(1)\times10^{-27} cm^3 s^{-1}$。此外,该模型还预测了湮没$SS\toγZ$在114 GeV处的第二个光子峰,其截面约为$SS\toγγ$的0.76倍,低于FermiLAT的上限.最后,轻荷电标量能提高LHC双光子Higgs率,并使其与ATLAS和CMS报道的实验数据一致。
2013-01-12 astro-ph.CO hep-ph
A 125.5 GeV Higgs Boson in F-SU(5): Imminently Observable Proton Decay, A 130 GeV Gamma-ray Line, and SUSY Multijets & Light Stops at the LHC8
我们建立了无标度翻转SU(5)大统一理论中的轻希格斯玻色子质量与最佳超对称(SUSY)谱区域中的m_h = 125.5+-0.5 GeV相一致,该超对称谱符合ATLAS在LHC 7的多喷流和光阻5/fb超对称搜索中观察到的低统计数据过量。同时满足这些不同的目标是通过使用SU(5)部分统一尺度M_{32}的微小减小来降低翻转子质量,诱导更大的希格斯玻色子质量从翻转子环移动。M_{32}的减少,这是由低能强耦合常数的现象学上有利的减少促进的,而且暗示了一个即将观察到的(e| mu)^+ pi^0质子衰变,中心值时标为1.7x10^34年。在模型空间的同一点上,我们发现了一个最轻的中性伴子质量为m_x = 145 GeV,它适合于通过产生相关Z玻色子的湮灭产生130 GeV的单色伽马射线;费米-LAT空间望远镜在银河系中心的观测中发现了一个具有这种能量特征的信号。与目前正在LHC 8测试的ATLAS多喷流和光停止产生通道的命运直接相关,我们认为125.5 GeV的希格斯玻色子的现实提供了一个特别丰富的公司的具体和迫切可测试的相关观测。
2012-11-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph