Sommerfeld enhancement from unstable final-state particles in dark matter annihilation
Tokyo University of Science（东京科学大学）；The University of Osaka（大阪大学）
暗物质湮灭中，不稳定末态粒子的窄衰变宽度通过共振效应显著增强湮灭截面，影响暗物质 relic abundance 预测。
2026-09-30 astro-ph.CO hep-ph
Non-relativistic pair annihilation of nearly mass degenerate neutralinos and charginos III. Computation of the Sommerfeld enhancements
本文总结了非相对论性有效场论形式的介绍，该形式设计用于计算在一般最小超对称标准模型（MSSM）中增强慢运动中性伴子和荷子对湮灭截面的辐射修正。虽然论文I和II集中在计算的树级湮灭率，饲料到短距离的一部分，在这里，我们详细描述的方法来获得索末菲因子，包含增强的长距离校正。这包括MSSM中的潜在相互作用的计算，这是在紧凑的分析形式，和一个新的解决方案的多状态薛定谔方程是免费的散射状态之间的大质量分裂所产生的数值不稳定性。我们的研究结果允许精确计算MSSM中性伴子暗物质遗迹丰度和对湮灭率在目前的宇宙，当索末菲增强是重要的。
2014-11-25 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld enhancement of invisible dark matter annihilation in galaxies and galaxy clusters
最近的观测表明，许多星系中都存在类似核心的暗物质结构，而数值模拟揭示了中心奇异的暗物质密度分布。在这篇文章中，我表明，如果暗物质粒子的湮灭产生不可见的不育中微子，索末菲增强的湮灭截面可以给出一个足够大的湮灭率来解决核心尖点问题。由此产生的核心密度，核心半径，和它们的比例关系一般同意最近的经验拟合观测。此外，该模型预测，由此产生的核心结构，在矮星系可以很容易地观察到，但不是大的正常星系和星系团。
2016-04-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Sommerfeld-Enhanced Annihilation in Dark Matter Substructure: Consequences for Constraints on Cosmic-Ray Excesses
在暗物质（DM）的模型与Sommerdos增强的湮灭，其中的湮灭率的比例为速度的倒数，DM结构形成的N体模拟表明，当地的湮灭信号可能占主导地位的小，密集，冷的subhalos。这与通常假设的信号来自平滑DM晕形成对比，具有高得多的速度色散。占当地的子结构修改的参数空间，索末菲增强湮灭DM可以解释的PAMELA和费米过剩。来自内星系和宇宙微波背景的限制被削弱，而不会引入新的张力与子结构相关的限制，如矮星系或各向同性伽马射线研究。有了子结构，以前排除的介质质量约1-200 MeV的参数区域现在很容易被允许。对于O（MeV）介质，在特定范围内的主机晕质量的subhalos可能会蒸发，进一步抑制扩散信号，而不影响在银河系的子结构。
2012-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld enhancements with vector, scalar and pseudoscalar force-carriers
第一次AMS-02测量证实了PAMELA和Fermi-LAT实验先前报告的宇宙射线正电子部分存在过量。如果用热暗物质（DM）湮灭来解释，AMS-02的结果仍然表明，当今的DM湮灭截面应该比冻结时大得多。DM湮没截面的Sommerfeld增强作为一个可能的解释所观察到的过剩是受到约束的DM热遗迹密度，主要是由于DM粒子的湮灭到力载体粒子的机制。我们发现，索末菲增强和遗物密度约束的效果显着依赖于性质的力载体。研究了矢量玻色子、标量粒子和赝标量粒子三种情况，并进行了比较。结果表明，对于矢量力载体，索末菲增强可以勉强解释AMS-02数据的$2μ$的最终状态，而标量力载体的索末菲增强可以大的两倍。对于赝标量力载体的情况下，索末菲增强可以足够大，以适应AMS-02和费米-LAT结果的各种DM湮灭的最终状态。
2013-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Relic density and CMB constraints on dark matter annihilation with Sommerfeld enhancement
我们计算了暗物质粒子的遗迹密度是如何改变的，当它们的湮灭是由索末菲机制增强由于汤川相互作用的湮灭粒子。保持暗物质丰度与目前的观测范围一致，需要标准化的s-波湮灭截面相比，没有增强模型减少。抑制的水平取决于颗粒模型的具体参数，动力学解耦温度具有最大的影响。我们发现，截面可以减少多达一个数量级的极端情况下。我们还计算了这种Sommercury增强湮灭的能量注入所引起的CMB能谱的μ型畸变。我们的结果表明，在共振附近，与束缚态，扭曲可以足够大，以排除由COBE/FIRAS实验发现的上限|mu| <9.0 × 10 ^（-5）。
2010-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld Enhancement of DM Annihilation: Resonance Structure, Freeze-Out and CMB Spectral Bound
在过去的几年里，人们对WIMP暗物质模型产生了一些兴趣，该模型具有通过索末菲增强机制的速度依赖截面，索末菲增强机制是由于暗区中的大质量玻色子引起的非相对论效应。在本文的第一部分中，我们找到了三种不同模型势，库仑势，球势和球锥势的助推因子的解析表达式，并与Yukawa势的数值解进行了比较。我们发现，所有的潜力的共振模式可以被铸造成相同的普遍形式。在文章的第二部分中，我们通过数值求解玻尔兹曼方程，对索末菲增强模型的暗物质遗迹密度进行了详细的计算。我们计算预期的扭曲的CMB黑体光谱从WIMP湮灭，并比较这些由FIRAS设置的界限。我们的结论是，只有一小部分的参数空间可以排除由FIRAS的意见。
2011-01-05 astro-ph.CO hep-ph
Thermal abundance of non-relativistic relics with Sommerfeld enhancement
我们提出了一个分析处理计算的遗迹丰度的非相对论性粒子的湮灭率在化学去耦索末菲增强增加。我们发现近似合理的功能，密切配合索末菲增强截面的无质量限制的S-和P-波湮灭的力载体的热平均。我们证明，与近似的热平均截面的实施，标准的分析方法，最终的遗物丰度提供的准确性在1%以内，即使是索末菲增强的情况下。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld-Enhanced $J$-Factors For Dwarf Spheroidal Galaxies
对于暗物质湮灭是索末菲增强的模型，湮灭截面在低相对速度下增加。矮球状星系（dSphs）具有低的特征暗物质粒子速度，因此是研究这类模型的理想候选者。在本文中，我们模拟暗物质相空间的dSphs各向同性和球对称的，并确定的$J$因素的几个最重要的目标，间接暗物质搜索。对于Navarro-Frenk-White密度分布，我们量化了$J$ -因子中的散射，该因子来自于暗物质潜力中的天体物理不确定性。我们表明，在索默特增强模型，最有前途的dSphs的顺序可能是不同的相对于速度无关的截面的标准情况。这一结果可以有重要的影响，从dSphs的湮灭截面，或可能的信号上导出的上限。
2017-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Multi-Sommerfeld enhancement in dark sector
我们研究了$V(r)$由不同类型的势组成的情况下的多索末菲增强。我们表明，有特殊的属性的多索末菲增强。多索末菲机制的物理内容进行了仔细论证。多重索末菲增强可能在暗物质湮灭中起作用。
2013-11-26 astro-ph.CO hep-ph
Consistent Scenarios for Cosmic-Ray Excesses from Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Annihilation
直接和间接探测的异常激发了暗物质模型，该模型由多重近简并态组成，并通过新的GeV尺度相互作用耦合。我们执行一个仔细的分析热冻结的暗物质湮灭在这样一个场景。我们计算的“助推因子”的范围内产生正确的遗物密度模型的本地晕索末菲增强所产生的，并显示的效果，包括从宇宙微波背景（CMB）的饱和增强的约束。我们发现，从索末菲增强高达800的助推因子是可能的本地晕。当饱和增强的CMB边界被应用时，对于1-2 TeV的暗物质和亚GeV的力载流子，最大增强因子被减小到~400，但仍然足够大以解释所观察到的费米和PAMELA电子信号。我们描述了DM质量提升因子平面中的宇宙射线数据很好地适合于一系列最终状态的区域，并表明索末菲增强本身就足以提供适合数据所需的大湮灭截面，尽管对于轻介质质量（小于~200 MeV），在没有来自子结构的天体物理提升因子的情况下，与CMB约束存在张力。此外，我们认为在这种情况下，WIMPonium形成相关的，并发现重WIMPs（大于2 TeV）和软谱湮灭通道，它可以是一个重要的考虑因素，我们发现区域的暗物质质量大于2.8 TeV，符合CMB的界限，并有~600-700当今的助推因子。
2011-04-12 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on WIMP and Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Annihilation from HESS Observations of the Galactic Center
本文从高能光谱系统（HESS）望远镜对银河系中心的观测出发，研究了弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质模型的约束条件。我们分析了正则WIMP湮灭为标准模型粒子的末态，包括b/b-bar，t/t-bar和W^+ W^-。湮灭到b/b-棒的限制在~3 TeV的热截面的数量级内，而τ ^+/τ ^-通道在热的~2倍内。我们还研究了索末菲增强的暗物质湮灭模型的约束条件，发现这里的伽马射线观测约束条件排除了所有与PAMELA和费米-LAT e^+/e^-谱的暗物质湮灭解释一致的参数空间，在特定类别的模型中，并强烈约束了其他类别的解释。在许多情况下，我们发现伽马射线的约束比当前遗迹密度、宇宙微波背景、晕的形状和自然度约束对这些模型的约束更大。
2012-01-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Regulating Sommerfeld resonances for multi-state systems and higher partial waves
Department of Physics, Osaka University（大阪大学物理系）；Center for Theoretical Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院理论物理中心）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Radcliffe Institute for Advanced Study at Harvard University（哈佛大学拉德克利夫高等研究院）
本文针对暗物质湮灭中Sommerfeld增强在接近幺正性界限时失效的问题，提出一种考虑短程物理修正的简单方法，适用于所有分波及长程势耦合的多态系统。
2025-11-09 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Thermal decoupling and the smallest subhalo mass in dark matter models with Sommerfeld-enhanced annihilation rates
我们认为暗物质组成的弱相互作用的大质量粒子（WIMPs），并详细回顾其在早期宇宙中的热演化，特别关注的模型，湮灭率增强的索末菲效应。在化学解耦或冻结之后，暗物质不再湮灭，但由于与更丰富的标准模型粒子的散射事件，仍然保持在局部热平衡。在动力学退耦过程中，甚至这些过程也不再有效，这最终为物质密度波动的小尺度截止设定了尺度。之后，WIMP温度下降得比热浴温度更快，如果横截面被索末菲效应增强，这将导致暗物质重新进入湮灭时代。在这里，我们给出了这些影响的详细和自洽的描述。作为一个应用程序，我们认为在文献中讨论过的简单的亲轻子模型的现象学，并发现遗物丰度可以影响多达两个数量级或更多。我们还计算了这些模型中最小的暗物质暗晕的质量，发现它的质量在10^{-10}到10个太阳质量的范围内;如果WIMP耦合到比100 MeV轻的载流子，甚至可能有更大的截止值。我们指出，一个精确的确定的截止质量允许推断新的限制模型参数，特别是从伽马射线观测的星系团，这是高度互补的现有限制g-2或束流收集实验。
2012-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Velocity-dependent annihilation radiation from dark matter subhalos in cosmological simulations
我们使用一套银河系的Auriga模拟中的星系，以确定湮灭辐射的贡献，从暗物质subhalos在三个速度依赖的暗物质湮灭模型：索末菲，p-波和d-波模型。我们将这些与速度无关的s波湮灭模型中的相应分布进行比较。对于流体动力学和暗物质的模拟，只有在萨默托增强湮灭的情况下，从subhalos的总湮灭通量超过总湮灭通量从光滑的晕组件内的维里半径的晕。从索末菲到s、p和d波模型，晕的平滑分量的贡献变得更占主导地位，这意味着对于p波和d波模型，平滑分量是迄今为止对辐射的主要贡献。与Fermi-LAT观测到的银河系中心过剩相比，对于所有模拟的晕，发射主要是由平滑晕贡献。然而，对于索末菲模型，外推到低于当前模拟分辨率极限的质量尺度可能意味着对银河系中心区域伽马射线辐射的贡献不可忽略。
2022-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Constraining the Sommerfeld enhancement with Cherenkov telescope observations of dwarf galaxies
我们星系晕中暗物质的存在可以通过对湮灭产物的间接探测来揭示。一旦考虑到10^3或更高数量级的增强因子，暗物质湮灭是最近测量到的正电子和电子通量过剩的可能解释之一。这样的助推因子实际上是通过湮灭截面的速度依赖性索末菲增强来实现的。在这里，我们研究了预期的伽马射线通量从两个本地矮星系的空气切伦科夫测量是可用的，即天龙座和人马座。我们使用速度色散测量模型的暗物质晕的矮星，和数值模拟的结果来模拟存在的相关人口的subhalos。我们将索末菲增强的湮灭截面。我们将我们的预测与MAGIC和HESS分别对天龙座和人马座的观测进行了比较。我们还比较了我们的结果与费米和未来切伦科夫望远镜阵列的灵敏度。我们发现，索末菲增强所产生的增强因子已经受到MAGIC和HESS数据的限制，大于5 × 10^4的增强被排除在外。尽管费米望远镜即使在最乐观的索末菲效应下也无法探测到来自矮星系s的伽马射线，但我们证明切伦科夫望远镜阵列将能够测试大于1.5 × 10^3的增强。
2009-02-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Sommerfeld Enhancement from Background Force and the Galactic Center GeV Excess
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）
本文提出一个双组分暗物质模型，通过背景诱导力增强湮灭过程，解释银河系中心GeV过剩现象。
2025-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sommerfeld Enhancements for Thermal Relic Dark Matter
热遗迹暗物质的湮灭截面决定了其遗迹密度和间接探测信号。我们确定有多大的间接信号可能是在场景中与萨默托增强湮灭，受约束的暗物质有正确的遗物密度。这项工作完善了我们以前的分析，通过详细的治疗共振索末菲增强和索末菲增强冻结的效果。索末菲增强提出了许多有趣的问题，在冻结计算中，我们发现，截止的共振增强，力载体的平衡，动力学解耦的温度，和效率的自我相互作用，以保持热速度分布都发挥了作用。这些效应可能会产生惊人的后果;例如，对于共振增强的索末菲湮灭，暗物质冻结出来，但随后可能发生化学重新耦合，这意味着与天真的预期相反，间接信号受到高度抑制。在最小的情况下，与标准的天体物理学假设，并调整所有参数，以最大限度地提高信号，我们发现，力载体质量m_phi = 250 MeV和暗物质质量m_X = 0.1，0.3和1 TeV，最大索末菲增强因子S_eff = 7，30和90，分别。这样的提升太小，无法解释PAMELA和费米的过度。非极小模型可能需要较小的升压，但S_eff的界限也可能更严格，并且需要专门的冻结分析。具体来说，我们专注于4亩的最终状态，但我们也讨论了4 e和其他模式，偏离标准的天体物理假设和非最小粒子物理模型，我们概述了所需的步骤，以确定这些考虑可能会导致一个自洽的解释PAMELA或费米过剩。
2010-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sommerfeld Enhancement from Quantum Forces for Dark Matter
Cornell University（康奈尔大学）
本文首次计算了量子力诱导的索末菲因子（含玻色子与费米子介导粒子及背景修正），揭示了温度诱导共振峰和同模型中增强与抑制并存等新特征，并应用于暗物质冻结、CMB谱畸变和间接探测。
2025-11-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Halo Shape and Relic Density Exclusions of Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Explanations of Cosmic Ray Excesses
暗物质与索末菲增强湮灭已被提出来解释观测到的宇宙射线正电子过剩在10 GeV至TeV的能量范围。我们表明，所需的增强意味着热遗迹密度太小，是所有的暗物质。我们还表明，暗物质是足够的自我相互作用，椭圆星系暗物质晕的观测排除大索末菲增强轻力载体。共振索末菲增强并没有改变这些结论，解决这些差异所需的天体物理学的提升是不利的，特别是当显着的自相互作用抑制晕子结构。
2010-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Sommerfeld-enhanced annihilation and Bound-state decay at finite temperature
传统的计算暗物质（DM）的遗迹丰度，有吸引力的自相互作用介导的轻力载体和束缚态存在的模型，依赖于一个耦合系统的经典壳玻尔兹曼方程的解决方案。这种理想化的描述忽略了由力载体和其他带电相对论物质之间的紧密耦合引起的重要热效应。我们第一次发展了一个全面的从头推导DM长程相互作用的存在下，一个热和稠密的等离子体背景直接从非平衡量子场论。最重要的是，散射态和束缚态在热等离子体环境中得到强烈的混合，代表了与纯真空理论计算的特征差异。这项工作的主要结果是一个新的微分方程DM数密度，写下来的形式，这是明显独立的选择下，人们将解释为一个绑定或散射状态在有限的温度。碰撞项，统一的湮灭和束缚态衰变的描述，原来在一般情况下有一个非二次依赖于DM数密度。这推广了通常用于描述冻结过程的常规Lee-Weinberg方程的形式。我们证明了我们的一般数密度方程在一定的限制下与以前的文献结果是一致的。
2018-09-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Final state Sommerfeld effect on dark matter relic abundance
如果暗物质（DM）的湮灭产物是非相对论性的，并且它们之间存在某种长程作用力，则末态粒子可能存在索末菲效应。我们研究这种影响DM遗迹丰度的热冻结的情况下。作为概念的证明，我们考虑DM对湮灭成最终状态对的情况，假设两个最终状态粒子之间的相互作用产生类库仑势，并且初始和最终状态粒子的质量相似，因此初始和最终状态粒子都是非相对论的。末态索末菲效应的大小取决于势的强度，以及末态和初态粒子的质量比。我们发现，FSS效应对DM遗迹丰度的影响可能很大，并且电弱大小的远程相互作用足够大，可以进行远远超出观测精度的校正。FSS效应的另一个特点是，当它的时间尺度比末态粒子的寿命长时，它可以被抑制。作为一个推论，我们还研究了在DM coannihilator的情况下，两个coannihilator之间的初始状态索末菲效应可以减少，由于他们的不稳定性，这可能需要考虑到一个精确的计算DM遗迹丰度。
2020-09-30 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on dark matter models with velocity-dependent annihilation cross section
通过Sommerfeld或Breit-Wigner增强机制的暗物质湮灭模型，推导了具有速度依赖结构的暗物质湮灭截面的宇宙学约束.在湮灭截面随暗物质速度减小而增大的模型中，大爆炸核合成和宇宙微波背景给出了严格的限制。
2011-03-20 astro-ph.CO 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
On the equivalence of unitarization prescriptions for the Sommerfeld enhancement
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）
研究通过比较不同方法展示，即使在截止依赖的方法中，调节后的Sommerfeld增强截面近似与紫外调节器无关，且在单位守恒修正较大时，调节方案在主导阶一致。
2026-05-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter Annihilation Rates with Velocity-Dependent Annihilation Cross Sections
探测到星系晕中粒子湮灭的副产品将提供有关暗物质性质的重要信息。观测到的局部过量高能正电子的证据激发了最近的模型，其中暗物质粒子之间的额外相互作用可以导致索末菲增强的截面湮灭。在这样的模型中，横截面变得与速度相关，并且相对于早期宇宙的速率，可能会增强太阳附近的暗物质湮灭速率，足以产生观测到的高能正电子通量。我们表明，粒子相互作用的截面，随着速度的降低而增加，暗物质晕的内部密度分布浅于等温，如Navarro-Frenk-White或Einasto晕的运动学结构，可能会引起进一步的增强，由于位置相关的速度分布。我们提供了具体的例子，在湮灭率的增加与索末菲效应增强的截面。在像银河系和本星系群矮星系的暗物质晕中，晕中心的有效截面可以明显大于其局部值。由于晕运动学的额外增强取决于任何模型的参数，但某些模型的预测，旨在解释测量的正电子通量，可以超过一个数量级。
2009-04-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effective $J$-factors for Milky Way dwarf spheroidal galaxies with velocity-dependent annihilation
我们计算的有效$J$ -因素，这决定了暗物质湮灭的间接检测信号的强度，为25矮球状星系（dSphs）。我们考虑几个动机良好的假设的相对速度依赖的暗物质湮灭截面：$σ_A v$：$s$ -波（速度无关），$p$ -波（$σ_A v \propto v^2$），$d$ -波（$σ_A v \propto v^4$），和Sommercun增强库仑极限（$σ_A v \propto 1/v$）。因此，我们提供了最大的和最新的样本的J-因子的速度相关的湮灭模型。对于每种情况下，我们使用费米-LAT伽马射线数据来约束湮灭截面。由于在我们的伽马射线数据分析的假设，我们的界限是可比的$p$波和Sommerdos增强截面使用dSphs上的以前的界限。我们的界限上的$d$波截面是第一个这样的界限使用间接检测数据。
2020-07-31 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Sommerfeld-enhanced dark matter searches with dwarf spheroidal galaxies
我们研究可观测到的信号，从暗物质，通过索末菲效应在矮球状星系（dSphs）的自湮灭。由于索末菲增强的效果取决于暗物质的速度，因此确定dSphs的分布以计算J因子是至关重要的，即，密度平方的视线积分。在我们的研究中，我们使用卫星密度分布的参数的先验分布，以确定J因子，使最新的发展，在N体模拟和半解析建模的结构形成。作为具体的模型，我们分析了费米暗物质，通过轻标量和Wino暗物质在超对称模型中湮灭。我们发现，与更现实的先验分布，我们在这项研究中采用，最有前途的dSphs的J因子减少了几个因素，与早期的估计相比，基于非信息先验。尽管如此，切伦科夫望远镜阵列应该能够通过将热维诺暗物质指向最佳经典或超微弱dSphs 500小时来探测它。
2021-07-28 astro-ph.CO hep-ph
Enhancement of $p$-wave dark matter annihilation by quasi-bound states
本研究针对$p$波及更高分波暗物质湮灭的Sommerfeld增强现象，通过准束缚态的量子力学机制解释其速度依赖共振峰与普适标度，给出WKB近似表达式，并验证其在wino暗物质等模型中的间接探测意义。
2024-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Conservative upper limits on WIMP annihilation cross section from Fermi-LAT γ-rays
用费米-LAT望远镜在高纬度测量了各向同性河外γ射线背景谱。两个新的EGB模型是从未分辨点源和河外扩散过程的扣除中推导出来的，它们可以解释30%到70%的Fermi-LAT EGB。在假设这两个残留的EGBs是完全由于暗物质（DM）粒子在星系晕的湮灭，我们得到严格的上限，其湮灭截面。严格的界限上可能索末菲增强的湮灭截面设置以及。最后，我们考虑模型DM湮灭取决于速度的倒数和关联的EGBs的原始晕DM湮灭所产生的光子。对于原晕中的DM速度v ~ 10^-8 c，当DM质量低于100 GeV时，湮灭截面被限制在10^-33 cm ^3/s。考虑到我们对EGB和最小DM模型的选择，导出的上界被认为是保守的。
2011-12-13 astro-ph.CO
Velocity-dependent J-factors for annihilation radiation from cosmological simulations
在Auriga和APOSTLE模拟中，我们确定了一组类银河晕中的暗物质两两相对速度分布。聚焦在光滑的晕组件，相对速度分布是很好地描述了麦克斯韦-玻尔兹曼分布在几乎所有半径的晕。我们探讨速度相关的暗物质湮灭的影响，专注于四个模型的规模作为不同的权力的相对速度：索末菲，s波，p波，d波模型。我们表明，J-因子的规模作为相对速度分布的时刻，和晕晕散射是最大的d波，和最小的索末菲模型。J因子与晕中的暗物质密度有很强的相关性，而与速度色散的相关性很弱。这意味着，如果银河系中的暗物质密度可以鲁棒地确定，人们可以准确地预测暗物质湮灭信号，而不需要确定银河系中的暗物质速度分布。
2021-03-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Exploring Dark Matter with Milky Way substructure
银河系暗物质湮灭的明确探测将解开粒子物理学和宇宙学中最杰出的谜题之一。最近的观测激发了一些模型，其中湮灭率是由索末菲效应（Sommerfeld effect）提高的，索末菲效应是一种由长程吸引力引起的非微扰增强。在这里，我们应用索末菲校正通过Lactea II，一个高分辨率的N体模拟银河系大小的星系，调查的相空间结构的星系晕。我们发现，从运动学冷子结构的湮灭光度可以增强的数量级相对于以前的计算，导致预测的伽马射线通量从多达数百个黑暗的团块，应该是可检测的费米卫星。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Selection Rule for Enhanced Dark Matter Annihilation
指出了暗物质共湮没或索末菲效应湮没奇（偶）分波增强（抑制）的一个选择定则。利用这一点，通常速度被抑制的p波湮灭可以主导当前宇宙中的湮灭信号。选择机制是相同的传入粒子的交换对称性的表现，并且对于具有非对角长程相互作用的多态DM是通用的。因此，遗迹和后期的湮灭率是参数不同的和一个独特的现象，大，但强烈依赖于速度的湮灭率，预测。
2017-06-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Analytical insight into dark matter subhalo boost factors for Sommerfeld-enhanced $s$- and $p$-wave $γ$-ray signals
本研究解析分析暗物质子晕与速度相关的Sommerfeld增强的联合效应，推导总增强因子的近似解析表达式，发现子晕可使s波、p波湮灭的Sommerfeld效应提升数个量级，对TeV级热暗物质的γ射线信号预测至关重要。
2023-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Significant impact of Galactic dark matter particles on annihilation signals from Sagittarius analogues
本研究利用Auriga模拟首次分析了银河系暗物质粒子与人马座子晕空间重叠对暗物质湮灭伽马射线信号的显著增强作用，发现该效应在p波和d波模型中可放大信号数个数量级，并指出模拟模板的延展形态难以解释观测到的点状辐射。
2024-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
CMB constraints on Dark Matter models with large annihilation cross-section
在红移1000附近，暗物质湮灭产生的次级粒子的注入将不可避免地影响复合过程，在宇宙微波背景（CMB）各向异性和极化上留下印记。我们发现，最近的CMB测量提供的WMAP卫星任务放置有趣的约束DM的自湮灭率，特别是对于模型，表现出一个大的索末菲增强的湮灭截面，最近提出了适合PAMELA和ATIC的结果。此外，我们认为，即将到来的CMB实验，如普朗克，将改善约束至少一个数量级，从而提供了一个敏感的探针DM粒子的属性。
2009-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Heavy Dark Matter Annihilation from Effective Field Theory
在软共线有效场论中，将非相对论性暗物质与规范玻色子相结合，给出了SU（2）$_L$三重态费米子暗物质的有效场论描述.对于一个给定的暗物质质量，湮灭截面线光子得到的精度为5%，同时包括索末菲增强和电弱Sudakov矩阵在次-领先的对数级的重申。利用这些结果，我们提出了更准确和精确的预测，从湮灭的伽马射线线信号，更新现有的限制和未来的实验范围。
2014-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter annihilation signals from the Large Magellanic Cloud and its impact on the Milky Way
本研究利用Auriga模拟分析大麦哲伦云的暗物质湮灭信号及其对银河系的影响，发现LMC的伽马射线信号显著高于背景，并为速度相关模型设定了更严格的截面上限。
2025-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can multistate dark matter annihilation explain the high-energy cosmic ray lepton anomalies?
具有小质量分裂和与轻隐扇形玻色子耦合的多态暗物质（DM）模型被提出来解释PAMELA/Fermi/H.E.S.S.高能轻子过剩我们在一个包含双重态或三重态暗物质和一个隐藏的SU（2）规范扇区与标准模型超荷混合的具体模型的框架下，在广泛的DM密度分布上研究了这个建议。规范耦合是从下面的DM遗物密度的范围内，和索末菲增强因子是明确的DM和规范玻色子质量M，μ和（最大的）暗物质质量分裂δ M_{12}的给定值计算。Sommerfeld增强在银河系中心比太阳附近更强，因为DM速度分布的径向依赖性，这加强了逆康普顿（IC）伽马射线约束相对于通常的假设。我们发现PAMELA/Fermi/H.E.S.S.对于M ~ 800 GeV，mu ~ 200 MeV，暗物质剖面的非尖点Einasto参数α> 0.20，r_s ~ 30 kpc，轻子超数与模型的预测以及CMB和费米γ射线的约束是勉强相容的。我们还发现，湮灭DM必须提供的总DM质量密度的次优势（< 0.4）的组成部分，因为否则由于索末菲增强的助推因子太大。
2010-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The cosmic X-ray and gamma-ray background from dark matter annihilation
在多个波长下观测到的河外背景光（EBL）是探测暗物质性质的一个很有前途的工具，因为它可能包含暗物质湮灭迅速产生的伽马射线的重要贡献。此外，在湮灭中产生的电子和正电子向CMB光子提供能量，以用X射线和伽马射线填充EBL。在这里，我们使用高分辨率的千禧年II模拟来创建这两种贡献的辐射的全天空地图。我们使用上限的贡献未知的来源的EBL约束暗物质的固有特性，使用模型无关的方法，可以作为一个模板来测试不同的粒子物理模型（包括那些与索末菲增强）。这些上限是基于跨越八个数量级的能量观测（从CHANNEL测量的软X射线到费米测量的伽马射线），以及对耀变体和恒星形成星系贡献的预期。为了验证这种方法，我们分析了一组基准的索末菲增强模型，给出了正确的暗物质丰度，满足CMB约束，并适合由PAMELA和费米测量的宇宙射线光谱没有任何贡献，从当地的subhalos。我们发现，这些模型是在冲突的EBL的限制，除非未解决的subhalos的贡献是小的和湮灭信号占主导地位的EBL。我们的结论是，提供碰撞冷暗物质范例是准确的，即使是保守的估计，从未解决的subhalos和天体物理背景的贡献，EBL至少是敏感的探测这些类型的情况下，CMB。我们的研究结果不赞成解释PAMELA测量的正电子过剩仅基于光滑的星系晕中的暗物质湮灭。
2011-06-02 astro-ph.CO hep-ph
The Sommerfeld enhancement for dark matter with an excited state
我们提出了一个分析的索末菲增强暗物质湮灭的存在下，一个激发态，其中的相互作用诱导的增强是纯粹的非对角，如在模型中的兴奋或非弹性暗物质。我们导出了一个简单而精确的s波增强的半解析近似，只要基态和激发态之间的质量分裂不太大，这种近似是有效的，并讨论了大质量分裂时s波增强的截止。我们重现以前得到的结果在适当的限制，并表现出良好的协议与数值计算的增强。我们发现，一个激发态的存在下，导致一般较大的值的索末菲增强，较大的共振，并转移到较低的介质质量的共振。此外，在存在质量分裂的情况下，增强不再是速度的单调函数：当动能接近激发更高态所需的动能时，增强可以高达零速度时增强的两倍。
2010-03-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Weak corrections to Minimal Dark Matter annihilations
INFN Sezione di Pisa, Italia（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa, Italia（意大利比萨大学物理系）；Departamento de Física Teórica and Instituto de Física Teórica, Universidad Autónoma de Madrid, Spain（西班牙马德里自治大学理论物理系及理论物理研究所）
计算费米子最小暗物质多重态湮灭截面的单圈弱修正，发现红外发散在主导s波中抵消，而红外增强修正通过Sudakov/Sommerfeld效应影响速度抑制率，修正幅度随多重态大小增长，在Higgsino-like二重态、wino-like三重态和稳定五重态中约为5%。
2026-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Galactic Positron Excess from Selectively Enhanced Dark Matter Annihilation
对宇宙射线中正电子通量的精确测量揭示了在$E\simeq 300\,\mathrm{GeV}$周围的光谱中存在一个无法解释的隆起，不能明确地归因于已知的天体物理过程。我们建议湮灭的质量$m_χ= 780\,\mathrm{GeV}$暗物质的晚时间截面$σv = 4.63\times 10^{-24}\,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$作为一个可能的来源。由于选择性的$p$ -波索末菲增强，湮灭率对暗物质速度的非单调依赖性，允许来自银河系的如此大的信号，而不违反CMB和矮星系观测的相应约束。我们简要地探讨了这种情况下的其他签名，并概述了在未来的实验中测试它的途径。
2020-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Enhanced One-Loop Corrections to WIMP Annihilation and their Thermal Relic Density in the Coannihilation Region
我们考虑了由于初始态中光玻色子交换引起的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）共湮灭过程的量子修正（“索末菲修正”）。我们在单循环水平上工作，即我们假设这些校正可以微扰地处理。如果至少有一个质量接近最轻的WIMP的新粒子，这是一个暗物质候选者，那么共湮灭是很重要的。在这种情况下，初始状态下（相对较轻的）玻色子的交换可以改变湮灭粒子的身份。我们感兴趣的修正因式分解，在WIMP自湮没的情况下，前面处理，但它们可以混合不同的树级振幅。此外，即使外部粒子和环中粒子之间的质量分裂很小，也会显著改变相关的环功能。我们发现这些功能的精确解析表达式，并说明考虑的情况下，作为例子的wino或希格西诺类中性伴子的效果。
2013-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Overcoming Gamma Ray Constraints with Annihilating Dark Matter in Milky Way Subhalos
我们重新考虑索末菲增强的暗物质（DM）湮灭为轻子，以解释PAMELA和费米电子和正电子的观测，根据可能的新的影响，从子结构。在获得足够大的轻子信号的同时，又考虑到对相关伽马射线通量的约束，这两者之间存在着很强的张力。我们首先表明，当考虑背景e^+ e^-的贡献时，这些约束比以前的研究明显更加严格，以至于甚至排除了核心DM密度分布。然后，我们将展示如何DM内subhalos湮灭可以绕过这些限制。具体来说，如果观测到的轻子过剩大部分来自于附近（1千秒差距以内）沿着银河系中心视线的次晕中的湮灭，那么轻子和伽马射线观测都是可能的。我们证明了这可以在一类简单的粒子物理模型中实现，其中DM通过一个隐藏的亲轻子U（1）矢量玻色子湮灭，明确计算索末菲增强因子。伽马射线对主晕湮灭的约束（以及解耦时代的CMB约束）要求DM的湮灭分量是次占优的，在总DM密度的10^-2量级。
2010-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Resonant Dark Forces and Small Scale Structure
暗力可以影响暗物质（DM）的宇宙学历史，既可以解释矮星系中观测到的核心，也可以通过湮灭暗力玻色子来确定DM遗迹密度。对于GeV-TeV的DM质量，DM自散射在矮星系晕表现出量子力学共振，类似于索末菲增强湮灭。我们表明，一个简单的模型DM与暗力可以容纳所有的天体物理界的自相互作用晕和解释所观察到的遗物密度，通过一个单一的耦合常数。
2012-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Ray Anomalies and Dark Matter Annihilation to Muons via a Higgs Portal Hidden Sector
湮灭暗物质（DM）模型的基础上，一个标量隐藏的部门与希格斯门耦合的标准模型被认为是一个可能的解释最近观察到的宇宙射线过剩。两个版本的模型进行了研究，一个与非热DM的起源的助推因子和索末菲增强。在非热DM的情况下，增加了四个在U（1）_{X}对称下变换的隐扇区标量。最重的标量解耦并随后衰变为DM标量，因此提供了解释当前DM湮灭率所必需的增强因子。湮灭标量的质量被限制在< 600 GeV，以使模型保持微扰。U（1）_{X}在电弱跃迁处破缺到Z_2，使O（100）MeV的暗扇形标量与Higgs粒子混合。DM标量湮灭为这些光标量，这些光标量随后通过希格斯混合衰变为两个μ ^{+} μ ^{-}对，因此产生了没有反质子的正电子过剩。衰变到μ^{+}μ^{-}而不是e^{+}e^{-}是必要的，以确保足够快的光标量衰变速率，从而避免核合成中的光标量支配。在索末菲增强的版本中，只有三个新的标量是必要的。TeV尺度的DM质量可以容纳，允许更高能量的电子加上正电子过剩和更低能量的PAMELA正电子过剩被解释。DM湮灭为两个μ^{+}μ^{-}对，如在非热模型中。这种湮没模式可能是赞成最近的观测电子加正电子过剩费米和HESS。
2010-01-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Galactic Substructure and Dark Matter Annihilation in the Milky Way Halo
我们研究子结构对星系晕中暗物质湮灭速率的影响。我们使用的子结构，可以扩展数值模拟结果的尺度太小，无法解决的模拟分析模型。我们首先校准的解析模型的数值模拟，然后确定湮灭助推因子，标准的WIMP模型以及那些与索末菲（或其他）增强，作为银河系的银心半径的函数。我们提供了一个估计的依赖性的伽马射线强度的WIMP湮灭的角距离的函数从银河系中心。这种方法，再加上未来的数值模拟结果可以是一个强大的工具，可以用来约束WIMP属性使用费米全天数据。
2010-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Annihilations of superheavy dark matter in superdense clumps
超重暗物质（SHDM）与环境交换能量的速度比质量接近电弱（EW）尺度的粒子慢得多，因此具有不同的小尺度成团特性。使用中性伴子作为候选的SHDM，我们发现，自由流允许形成DM块的所有质量下降到$\sim 260 m_χ$的情况下，比诺。如果小规模的团块从一个非标准的，尖峰频谱的扰动，DM团块可能会形成在辐射主导的时代。这些团块不会被潮汐相互作用破坏，并且可以非常密集。在双星的情况下，“重力热灾难”可以在最密集的团块的中心部分发展，进一步增加中心密度，从而增加湮灭信号。在希格西诺的情况下，湮灭信号被索末菲效应增强。因此，超重中性伴子在致密团块中的湮灭可能导致可观测到的湮灭产物通量，其形式为高能粒子，对于这两种情况，希格斯玻色子和双星，都是最轻的超对称粒子。
2010-04-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Clustering in the Phase Space of Dark Matter Haloes. II. Stable Clustering and Dark Matter Annihilation
我们提出了一个模型的粒子相空间平均密度（$P^2SAD$）在星系晕的结构，最近推出的一种新的措施的集群的暗物质。我们的模型是基于相空间中的稳定聚类假设，球形塌陷模型，和潮汐破坏的子结构，这是校准对宝瓶座模拟。使用这个模型，我们可以预测的行为$P^2SAD$的数值未解决的制度，下到通用WIMP模型的去耦质量限制。这种预测可以用来估计对暗物质小尺度结构敏感的信号。例如，暗物质湮灭率可以通过一种方便的方法来估计，对于任意的速度依赖的横截面，使用物理空间中的零分离的限制$P^2SAD$。我们说明了我们的方法，通过计算全球和本地的subhalo湮灭提升到平滑的暗物质分布在银河大小的晕。两种情况下被认为是，一个截面是速度无关的，一个近似Sommercant增强模型。我们发现，全球的提升是$\sim10-30$，这是在目前的估计低端（削弱大的河外信号的预期），而在太阳半径的提升是低于百分之水平。我们公开了计算$P^2SAD$的代码，它可用于估计探测暗物质晕纳米结构的各种观测值。
2014-06-04 astro-ph.CO
Velocity-dependent J-factors for Milky Way dwarf spheroidal analogues in cosmological simulations
研究了暗物质速度分布模型对银河系矮球状星系中速度依赖的暗物质湮灭信号的影响。使用高分辨率的APOSTLE模拟，我们确定对应于银河系矮球状星系的类似物，并从这些直接确定的暗物质成对的相对速度分布，并比较最佳拟合麦克斯韦-玻尔兹曼分布模型。对于三个速度相关的湮灭模型，p波，d波，和索末菲模型，我们量化的错误时，使用麦克斯韦-玻尔兹曼参数化。我们提取了一个简单的幂律关系的最大圆周速度的矮球体模拟和麦克斯韦-玻尔兹曼分布的峰值速度。我们表明，这种关系可以用来准确地计算暗物质的相对速度分布，并发现它使我们能够估计暗物质湮灭信号，而不需要直接计算每个星系的相对速度分布。从类似物计算的J-因子中的散射占主导地位的不确定性相比，J-因子确定的观测数据为每个矮球体，最大的散射从d-波模型和最小的索末菲模型。
2022-06-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A conservative assessment of the current constraints on dark matter annihilation from Cosmic Rays and CMB observations
鉴于目前的兴趣，结合不同的观测约束湮灭WIMP暗物质，我们研究索末菲效应之间的关系，在重组时代和星系晕。通过考虑宇宙射线轻子数据（AMS-02 2014，Fermi和PAMELA）的最新插值集合，作为暗物质湮灭信号，我们表明，目前的宇宙射线测量和最近的普朗克2015年从CMB各向异性的限制几乎重叠的数量级的几个$TeV$的暗物质质量，虽然很大的理论不确定性困扰宇宙射线和暗物质的描述。结合宇宙射线拟合，我们得到适当的最小区域允许的CMB观测，特别是$μ$和$τ$湮灭通道，一旦假设可行的值的能量吸收在复合的效率因子：结果是一致的普朗克合作，但允许宇宙射线之间的重叠从轻子部门和CMB的约束。即将到来的AMS-02对宇宙射线反质子的测量将有助于澄清这个难题。
2015-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Dark Matter Microphysics with the Annihilation Signal from Subhalos
在冷暗物质的情况下，银河系的暗物质晕中充满了大量较小的次晕。先前的工作已经表明，暗晕中的暗物质湮灭可以在伽马射线光子计数概率分布函数（PDF）中产生独特的非泊松信号。在这里，我们表明，伽马射线PDF还携带有关的速度依赖的暗物质湮灭截面的信息。在计算了假设$s$波和Sommerdom增强湮灭的PDF后，我们进行了模拟数据分析，以说明当前和未来的观测如何约束暗物质湮灭的微观物理。我们发现，与目前的费米数据，并假设暗物质湮灭截面大致在当前的界限从湮灭矮球状星系的极限，人们可以潜在地区分非泊松波动预期从暗物质湮灭在subhalos从泊松源，以及从暗物质模型与一个不正确的速度依赖。我们将探讨这些结果对天体物理背景建模的假设有多强。我们还指出了一个四参数的退化之间的速度依赖性的暗物质湮灭，最小晕质量，幂律指数的晕质量函数，和归一化的暗物质信号。这种简并性可以通过N体模拟或观测对次晕质量函数的约束来打破。
2022-06-22 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraints on WIMP Annihilation: Energy Absorption During the Recombination Epoch
我们详细计算了暗物质湮灭注入的能量在z ~ 1000处加热和电离光子-重子等离子体的速率，并为广泛的湮灭通道和DM质量的相关红移范围提供了精确的拟合函数。由此产生的扰动的电离历史可以约束的CMB温度和偏振角功率谱的测量。我们表明，模型，适合最近测量的过剩10-1000 GeV的电子和正电子宇宙射线已经接近95%的置信限从WMAP。最近发射的普朗克卫星将能够排除DM对这些过度的广泛解释。在暗物质的模型与索默托增强湮灭，其中sigma v上升与WIMP速度下降，直到某个饱和点，WMAP 5的约束意味着，增强必须接近地球附近的饱和。
2009-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
