Generalized Halo Independent Comparison of Direct Dark Matter Detection Data
Eugenio Del Nobile, Graciela Gelmini, Paolo Gondolo, Ji-Haeng Huh
我们扩展了晕独立的方法比较直接的暗物质检测数据，到目前为止只用于自旋独立的WIMP核子相互作用，任何类型的相互作用。作为一个例子，我们应用该方法的磁矩相互作用。
We extend the halo-independent method to compare direct dark matter detection data, so far used only for spin-independent WIMP-nucleon interactions, to any type of interaction. As an example we apply the method to magnetic moment interactions.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Dark matter and gamma rays from the galactic halo
我们银河系晕中的暗物质的性质在很大程度上仍然是未知的。到目前为止，在大麦云发现的微透镜事件表明，最多大约20%的晕暗物质是MACHO（大质量天体物理致密晕天体）的形式。暗物质也可能，至少部分地，由冷分子云（主要是$H_2$）组成。另一种可能性是，弱相互作用大质量粒子（WIMPs）构成了暗物质，并且由于湮没过程，它们通过伽马射线发射出现。
Halo-independent comparison of direct dark matter detection data: a review
我们回顾了独立于晕的形式主义，它允许比较不同的直接暗物质探测实验的数据，而不对暗物质晕的性质进行假设。我们将这种方法应用于自旋无关的WIMP核相互作用，为同位旋守恒和同位旋破坏耦合，并通过一个异常的磁矩的WIMP相互作用。
Halo-Independent analysis of direct dark matter detection data for any WIMP interaction
直接暗物质探测数据的晕独立比较消除了对不确定的局部暗物质分布进行任何假设的需要，并且与通常的数据比较是互补的，通常的数据比较需要假设我们银河系的暗晕模型。该方法，最初提出的WIMPs与自旋无关的接触相互作用，已推广到任何其他相互作用，并适用于最近的数据“轻WIMPs”。
Dark-matter prolate halo shapes from fits to SPARC galaxy rotation curves
假设的银河系暗物质晕的形状扭曲会影响暗物质的局部密度，从而影响直接探测计划。我们研究人口的银河系旋转曲线测量，并将其拟合到暗物质晕是扭曲的多极密度分布，发现一个显着更好的适合长晕球对称的。这是可以预料的，因为长距离鲁宾扁率v（r）=常数是自然的开普勒定律，这是由于引力源而不是球形源。然后，在其他条件相同的情况下，包括使用几种不同的径向暗物质分布，拉长分布会带来更小的卡方。我们拟合旋转曲线数据的椭圆度似乎比宇宙学模拟的暗物质晕中计算的椭圆度更有意义。如果银河系的晕是典型的螺旋星系暗物质样本（我们目前忽略了），那么局部的暗物质密度目前可能被高估了2倍。这将继续到暗物质横截面边界。
Update on the Halo-Independent Comparison of Direct Dark Matter Detection Data
我们简要地回顾了晕独立的形式主义，它允许比较不同的直接暗物质探测实验的数据，而不作出假设的暗物质晕的属性。我们将这种方法应用于自旋独立的WIMP核相互作用，为同位旋守恒和同位旋违反耦合，更新现有的分析与SuperCDMS绑定。我们指出，这种方法可以适用于任何类型的WIMP相互作用。
Probing the Local Dark Matter Halo with Neutrino Oscillations
该研究提出利用与暗物质耦合的中微子的振荡探测地球暗物质晕，指出大气中微子可探测其他手段无法观测的小尺度内部暗晕，并能据此得到暗物质-中微子耦合的约束。
Axionic dark matter signatures in various halo models
在目前的工作中，我们研究可能的时间签名轴子暗物质搜索采用谐振腔的各种晕模型。我们特别研究的时间依赖性的共振宽度（调制）和可能的不对称性定向实验。
The effect of quark interactions on dark matter kinetic decoupling and the mass of the smallest dark halos
暗物质（DM）与原始等离子体的动力学解耦决定了第一个和最小的暗物质晕的大小。迄今为止，对DM动力学退耦的研究大多忽略了DM与等离子体中夸克之间的相互作用。在这里，我们说明了他们的重要性，使用两个框架：最小超对称标准模型（MSSM）的版本和有效的DM夸克相互作用算子的有效场论。我们连接粒子物理学和天体物理学获得的最小的暗物质晕尺寸从对撞机数据和直接暗物质搜索实验的界限。在MSSM框架下，在超对称参数空间的大范围内，将DM-夸克相互作用添加到DM-轻子相互作用中，使最小的暗物质晕质量增加一倍以上。
Halo-Independent Analysis of Direct Dark Matter Detection Through Electron Scattering
亚GeV质量的暗物质粒子与原子核的碰撞不会产生足够的能量来被探测到，而是可以通过它们与电子的相互作用来揭示。对直接探测实验数据的分析通常需要假设局部的暗物质晕速度分布。在晕独立的分析方法中，该分布的性质是从直接的暗物质探测数据中推断的，这允许比较不同的数据，而不对不确定的局部暗晕进行任何假设。这种方法迄今已发展并应用于暗物质从原子核的散射。在这里，我们演示了如何将这种分析应用于散射电子。
Galactic halos of self-interacting dark matter
最近，对星系形成的非常精确的模拟表明，标准的冷暗物质模型在解释星系的详细结构方面存在很大的困难。其中一个主要问题是星系晕过于集中。暗物质自相互作用被认为是解决这种不一致性的一种可能方法。本文定量研究了暗物质自相互作用对星系晕形成的影响。我们的数值框架非常简单，同时仍然保持基本的物理。我们证实，强烈的自相互作用的暗物质导致较少的集中结构。有趣的是，我们发现，对于一系列不同的相互作用强度，暗物质晕是不稳定的粒子喷射的时间尺度可比的哈勃时间。
Are Halos of Collisionless Cold Dark Matter Collisionless?
最近关于暗物质的讨论主要集中在两个看似独立的问题上：暗物质晕中亚结构的丰度和晕内部密度分布的尖锐性。我们探讨这两个问题之间可能的联系，通过研究引力散射的影响，由于subhalos的相空间分布的暗物质粒子的主晕。我们的一系列受控数值实验表明，子晕的数量和质量密度可以足够高，导致主晕内部的无碰撞暗物质粒子扩散，在几个动力学时间内使主晕的内尖变平。根据次晕的质量和浓度，整个系统（主晕和次晕）的内部密度分布可以变陡或变平。因此，晕下吸积可以在暗物质晕的内部密度分布中引入显著的散射，为观测和宇宙学模拟中看到的分布范围提供了可能的解释。
Towards an improved model of self-interacting dark matter haloes
本文讨论了暗物质粒子自相互作用强度与暗物质晕内部密度分布的关系。我们提出的结果$N$体模拟28晕冷暗物质和自相互作用的暗物质，具有相同的初始条件下进行的横截面范围。我们提供了一个简单的唯象描述这些结果，并与文献中通常使用的半解析模型进行比较。利用这些结果，我们然后预测如何内暗物质表面密度和核心半径应取决于所观察到的晕的自相互作用截面。
Either neutralino dark matter or cuspy dark halos
我们证明，如果最小超对称标准模型中的中性伴子是银河系中的暗物质，那么就不可能有一个延伸到银河系中心的暗物质尖点。相反，如果一个暗物质尖点延伸到银河系中心，中性伴子就不可能是我们银河系中的暗物质。我们考虑了银河系中心黑洞周围中性伴子湮灭的同步辐射，得到了这些结果。
The Halo Model of Large Scale Structure for Warm Dark Matter
本文对暖暗物质（WDM）结构形成情景下的宇宙学大尺度到小尺度结构统计的晕模型进行了全面分析。我们包括WDM对线性物质功率谱、晕密度分布、晕浓度关系、晕质量函数、次晕密度分布、次晕质量函数以及光滑暗物质分量的偏置的影响。正如预期的那样，我们发现在最小的物理尺度在WDM和冷暗物质之间的光环模型预测的非线性物质功率谱的差异，即使是合理的高尺度WDM粒子质量。我们发现，显着的影响是由改变晕密度分布和浓度，以及晕质量函数。我们进一步发现，WDM对次晕人口的影响是重要的，但次主导。WDM中平滑分量偏置的聚类效应并不显著。
Signals from dark atom formation in halos
我们考虑间接探测信号的原子暗物质，与一个巨大的暗光子，动力学混合与超荷。在参数空间的重要区域，暗物质至少部分地保持电离，并且暗原子的形成可以有效地发生在致密区域，例如星系晕的中心。暗原子的形成伴随着暗光子的发射，暗光子随后可以衰变成标准模型粒子。我们讨论了预期的信号强度，并将其与湮灭暗物质的信号强度进行了比较。作为一个案例研究，我们探讨的可能性，暗原子的形成可以解释所观察到的511 keV线，并概述了相关的参数空间。
Effects of galactic dark halo rotation on WIMP direct detection
分析了银河系暗晕可能的旋转对粒子暗物质直接探测率计算的影响，特别注意从实验数据中提取WIMP-核子标量截面的上限。我们采用的模型描述了最大可能的影响暗晕旋转。对于大于50 GeV的WIMP质量，上限排除图被修改为小于2的因素时，旋转。对于较轻的质量的效果可以更强，这表明有必要开发特定的模型晕旋转，以提供更准确的结论。
Resolving infall caustics in dark matter halos
在宇宙学N体模拟中，我们发现暗物质粒子组成星系晕的相空间具有明确的细颗粒结构。新近吸积的粒子形成具有高密度对比度的独特速度流。对于固定的观察者位置，这些流导致速度分布的峰值。总体结构接近于二次降落模型中出现的结构。
Searching for Dark Photons with Existing Haloscope Data
暗光子（或隐藏光子）是一种大质量的U（1）规范玻色子，理论上它是暗力的媒介，也是暗物质的候选者。暗光子可以通过探测暗光子与标准模型光子的动力学混合所引起的功率过剩来用轴子腔Haloscope检测。因此，通过计算相应的暗光子与光子耦合因子，可以将Haloscope轴子排除极限转换为竞争性暗光子参数极限。这种计算允许相对于其他暗光子排除的灵敏度提高大约四个数量级，并且可以使用现有数据来实现。我们提出了如何转换haloscope轴子搜索限制和相关的实验参数的摘要从已发表的搜索。此外，我们已经包括了代码，可以用来生成我们的暗光子排除限制的情况下，本文中描述的。最后，我们提出了限制暗光子和标准模型光子之间的动力学混合系数的基础上现有的haloscope轴子搜索。
Unbinned halo-independent methods for emerging dark matter signals
用于分析直接探测实验的与晕无关的方法可以提供可靠的结果，同时不对银河系中的暗物质晕进行假设。我们扩展现有的方法的情况下，未分组的数据，这是特别适合新兴的暗物质信号只有几个事件在一个几乎无背景的环境。我们表明，这样的方法可以很容易地推广到非弹性或放热散射的情况下，并提供了一个有用的处理提取结果独立的晕模型，同时最大限度地提高可用的实验信息。
Using atomic clocks to detect local dark matter halos
玻色子暗物质有可能在太阳或地球周围形成晕。我们讨论了探测这种晕与原子钟的可能性。无论是希格斯门户或光子门户之间的暗物质和标准模型的相互作用，我们搜索可能的参数空间，地球上的时钟和空间中的时钟将有一个可辨别的频率差。环绕地球的玻色暗物质晕有可能用目前的光学原子钟探测。
Halo-to-Halo Similarity and Scatter in the Velocity Distribution of Dark Matter
本文研究了从银河系到星系团质量尺度的暗物质晕的速度分布函数。我们确定了一个经验模型的VDF具有更宽的峰值和更陡的尾巴比麦克斯韦-玻尔兹曼分布，并讨论了物理解释。我们量化了宇宙晕VDF中的散射源及其对直接探测暗物质的意义。考虑到现代模拟和观测，我们发现银河系VDF中最显著的不确定性来自太阳系相对于暗物质晕尺度半径的未知径向位置。
The local dark matter distribution in self-interacting dark matter halos
在EAGLE流体动力学模拟中，我们研究了类银河系中暗物质自相互作用对局域暗物质分布的影响。这些模拟是用两种不同的自相互作用暗物质模型进行的，一种是恒定的，另一种是速度依赖的自相互作用截面。我们发现，在有暗物质自相互作用和重子的模拟中，类银河晕的局部暗物质速度分布与在有重子的无碰撞暗物质模拟中得到的结果基本相似.在这两种情况下，当地的暗物质的速度分布符合最佳拟合麦克斯韦分布。在有或没有暗物质自相互作用的模拟中包括重子增加了局部暗物质密度，并将暗物质速度分布向更高的速度移动。为了研究直接检测的影响，我们计算直接从模拟得到的暗物质晕积分，并将其与最佳拟合麦克斯韦速度分布得到的积分进行比较。我们发现，麦克斯韦分布提供了一个很好的适合大多数晕的晕积分，没有任何显着的差异，不同的暗物质自相互作用模型的结果。
Detecting the disruption of dark-matter halos with stellar streams
银河系晕中狭窄的恒星流对暗物质晕下非常敏感，但许多暗物质晕下可能会被潮汐破坏。我计算恒星和暗物质流之间的相互作用，使用分析和$N$体计算，显示干扰对象可以检测到低浓度的subhalos。通过这种效应，我们可以限制晕的块状度，以及单个暗物质流的轨道和当前位置。这将对晕的形成以及对暗物质的直接和间接探测搜索产生深远的影响。
Accreting Black Holes in Dark Matter Halos
本文研究暗物质晕中黑洞的薄吸积盘行为，通过计算ISCO并与史瓦西和克尔黑洞对比，利用银河系中心人马座A*的观测数据约束暗物质晕模型。
Dissipative dark matter halos: The steady state solution
耗散暗物质，其中暗物质粒子的性质非常类似于熟悉的重子物质，被认为是。镜像暗物质来自于一个同构的隐藏扇区，是一个特定的、理论上受限制的场景。其他的可能性包括具有更一般的隐藏扇区的模型，这些隐藏扇区包含无质量的暗光子（不间断的$U(1)$规范相互作用）。这种暗物质不仅具有耗散冷却过程，而且还被认为具有来自普通超新星的非平凡加热（由动力学混合相互作用促进）。旋转支撑星系周围的耗散暗物质晕的动力学，受加热和冷却过程的影响，可以用流体方程模拟。对于一个足够孤立的星系，稳定的恒星形成率，耗散的暗物质晕预计将演变到一个稳态的配置，这是在流体静力学平衡和加热和冷却速率局部平衡。在这里，我们考虑到主要的冷却和加热过程，并数值求解的稳定状态下的解决方案的假设球对称，可以忽略不计的暗磁场，和超新星源能量通过暗辐射传输到晕。对于所考虑的参数和所做的假设，我们无法找到一个物理上现实的解决方案，为约束情况下的镜像暗物质晕。在实际的晕圈质量密度下，晕圈冷却通常超过加热。这个问题可以在更一般的耗散暗物质模型中得到纠正，我们将详细讨论一个具体的例子。
Adiabatically compressed wave dark matter halo and intermediate-mass ratio inspirals
本文研究波暗物质晕在中心黑洞绝热增长下的压缩效应，发现压缩后密度显著增强并影响中等质量比旋近的引力波相位，为未来引力波探测重建波暗物质晕提供依据。
The Structure of Dissipative Dark Matter Halos
耗散的暗物质自相互作用可以影响晕的演化并改变其结构。我们进行了一系列的控制N体模拟研究的影响，耗散相互作用的晕属性。引力收缩和碰撞耗散之间的相互作用可以显着加速重力热坍缩的发生，导致陡峭的内部密度分布。对于控制耗散的模型参数的合理选择，坍缩时间尺度可以比在纯弹性自相互作用暗物质中预测的短10-100倍。当每次碰撞的能量损失与晕中暗物质粒子的特征动能相当时，这种效应最大。我们的模拟为用天体物理观测来检验暗物质的耗散性质提供了指导。
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
Signatures of Compact Halos of Sterile-Neutrino Dark Matter
我们研究了无菌中微子暗物质的致密晕，并研究了中微子和光子发射的可观测特征。首先，我们考虑两种情况：原始黑洞晕和超紧凑的迷你晕。在这两种情况下，我们发现，存在一个广泛的可能的参数选择，这样的检测在不久的将来与X射线和伽马射线望远镜可能是很有可能的。事实上，当能量超过$10\,{\rm TeV}$时，中微子望远镜IceCube将是探测这种宏观暗物质候选者的绝佳机器。
An upper limit on the mass of galactic halo dark matter particles through the use of the Holographic principle
这篇论文被作者撤回，因为物理学上的严重缺陷使结果毫无意义。
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。
Signatures from Non-classical Features of Axion Dark Matter in Cavity Haloscopes
该研究探讨轴子暗物质的非经典特征在腔式探测器中的印记，给出压缩态、对纠缠暗物质态的示例信号，并分析其提升实验搜索灵敏度的潜力。
Bright gamma-ray Galactic Center excess and dark dwarfs: Strong tension for dark matter annihilation despite Milky Way halo profile
我们将银河系暗物质晕轮廓的不确定性，以及在暗物质湮灭模型的费米伽马射线太空望远镜检测到的银河系中心扩展伽马射线过剩（GCE）的弥漫伽马射线发射的不确定性的会计。当包括这些未知量时，粒子湮灭率和质量的范围扩大。然而，两个最精确的经验测定银河系晕的局部密度和密度分布离开信号区域是在相当大的张力与暗物质湮灭搜索从合并矮星系分析单通道暗物质湮灭模型。GCE和矮星的张力可以得到缓解，如果：一，晕是非常高度集中或强烈收缩;二，暗物质湮灭信号区分矮星和GC;或，三，本地恒星密度的措施被发现是显着较低的，从最近的恒星计数，增加当地的暗物质密度。
Searching for velocity-dependent dark matter annihilation signals from extragalactic halos
我们考虑的情况下，暗物质湮灭的暗物质湮灭在河外晕的伽马射线信号从$p$波或$d$波状态。在这些情况下，来自河外晕的信号相对于其他目标（如银河系中心或矮球状星系）增强，因为河外晕中暗物质的典型相对速度更大。我们进行模拟数据分析的伽马射线所产生的暗物质湮灭晕斯隆数字巡天探测。我们包括一个模型不相关的银河系和河外伽马射线背景，以及一个简单的模型，由于在河外晕的调查检测到的天体物理过程的背景。我们发现，对于其他伽马射线搜索仍然允许的模型，搜索河外晕与当前费米曝光可以产生暗物质湮灭的证据，虽然很难区分$p$波和$d$波的情况。然而，随着$10\times$系数的增大，速度依赖性的辨别是可能的。
Evidence for Compact Dark Matter in Galactic Halos
成块的暗物质在一般宇宙学暗物质模型的框架内自然产生。证实暗物质团块的存在也可以解决天体物理学、地质学或地球物理学中许多无法解释的谜团，例如。银河伽马射线晕和周期性的陆地泛滥玄武岩火山事件。成块的暗物质在摩擦下是动态稳定的，不会加热圆盘。这样的团块可能已经以矮球状体的形式被发现，本文的结果鼓励了进一步的研究。
Semi-empirical catalog of early-type galaxy-halo systems: dark matter density profiles, halo contraction and dark matter annihilation strength
利用SDSS星系数据和最新N体模拟的晕数据，通过恒星质量（M_star）和速度色散（sigma）与晕维里质量（M_vir）的自洽双变量统计匹配，构建了一个早型系统的半经验星表（SEC）.然后，我们分配恒星质量分布和速度色散分布参数的SEC中的每个系统使用它们与M_star和sigma的相关性。同时，我们使用球面Jeans方程求解每个晕的暗物质密度分布。由此得到的暗物质密度剖面一般偏离NFW或Einasto的无耗散剖面，它们的平均内部密度斜率和浓度随M_vir系统地变化。对固定M_vir时剖面分布的统计检验排除了零假设，即它遵循M_vir ~< 10^{13.5-14.5} M_solar时N体模拟预测的分布。这些暗物质分布表明，平均而言，在M_vir < 10^{13.5-14.5} M_vir支持晕收缩的晕内部区域，暗物质密度显著增强。晕收缩的主要特征是：（1）在M_vir = 10^{12} M_solar时，有效半径内的平均暗物质密度增加了一个系统性变化的因子，最高可达~ 3-4;（2）内部密度斜率的平均值为<alpha>~ 1.3，rho（r）~ r^{-α}，晕与晕之间的均方根散射为~ 0.4- 0.5。0.5，对于10^{12} M_solar ~< M_vir ~< 10^{13-14} M_solar，比NFW分布更陡（α =1）。根据我们的研究结果，我…
Testing General Relativity using the Environmental Dependence of Dark Matter Halos
在这封信中，我们调查了暗物质晕的环境依赖性，这些理论试图通过修改广义相对论（GR）来解释宇宙的加速膨胀。使用高分辨率N体模拟的f（R）重力模型恢复GR在密集的环境中凭借变色龙机制，我们发现一个强大的环境依赖的差异之间的透镜质量和动力学质量估计的暗物质晕。这种环境依赖性的晕属性可以作为一个吸烟枪来测试GR观测。
Universality of galactic surface densities within one dark halo scale-length
最近发现，在一个暗晕尺度长度内的平均暗物质表面密度--在这个半径内，暗物质的体积密度分布保持近似平坦--在很大范围的星系中是恒定的。这种比例关系适用于亮度范围为14等的星系和整个哈勃序列。在这里，我们报告的发光物质的表面密度也是恒定的暗晕的一个尺度长度内。这意味着星系中发光部分产生的引力加速度在这个半径上总是相同的。虽然总的发光物质与暗物质的比例不是恒定的，但在一个晕尺度内，它是恒定的。我们的发现可以解释为星系中发光物质和暗物质的封闭表面密度之间的密切相关性。
Halos of Unified Dark Matter Scalar Field
本文研究了具有非正则动力学项的标量场爱因斯坦方程的静态解和球对称解，假设宇宙中同时存在暗物质和暗能量。特别地，我们给出了一个获得其旋转曲线v_c（r）与观测数据符合得很好的解（暗晕）的处方。我们发现，存在合适的标量场拉格朗日方程，可以描述宇宙学背景演化和静态解与一个单一的暗流体。
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