Pinning down inelastic dark matter in the Sun and in direct detection
我们研究了具有吸热和/或放热相互作用的非弹性暗物质的太阳捕获率。通过假设在下一代直接探测实验中将观察到非弹性暗物质信号，我们可以设置捕获率的下限，该下限独立于局部暗物质密度、速度分布、星系逃逸速度以及散射截面。结合中微子观测站的上限，我们可以把上限的湮灭通道导致中微子。我们发现，虽然吸热散射限制是弱的同位旋守恒的情况下，强边界可能会设置为放热相互作用，特别是在自旋相关的情况下。此外，我们研究的影响，观察两个直接的检测信号，在这种情况下，可以halo-independent获得的暗物质质量和质量分裂，并解开散射的吸热/放热性质。最后讨论了同位旋破坏。
2016-04-11 astro-ph.CO hep-ph
Exothermic dark mesons in light of electron recoil excess at XENON1T
在近似味对称的极限下，我们考虑了一种新的机制来实现暗量子色动力学中的放热暗物质和暗介子。我们引入了一个局部的暗$U(1)'$对称性，通过$Z'$门户部分测量暗味对称性与味相关的费用，以消除手征异常的暗扇区之间的暗介子和标准模型的通信。暗局域$U(1)'$被暗Higgs粒子的VEV自发破缺后，暗夸克之间出现了小的质量分裂，从而导致暗介子的小质量分裂，提出了一个基于$SU(3)_L\times SU(3)_R/ SU(3)_V$味对称性和$SU(N_c)$色群的分裂暗介子基准模型，结果表明，存在一个参数空间，使一个更好的拟合XENON1T的数据与两个相关的峰从放热过程，并满足正确的遗物密度，目前的实验和理论约束。
2021-04-06 hep-ph
Exothermic Dark Matter
我们提出了一种新的机制，暗物质来解释在DAMA/LIBRA观测到的年度调制信号，避免了现有的限制，从每一个其他暗物质直接检测实验，包括CRESST，CDMS，和XENON 10。暗物质至少由两种质量约为几个GeV，分裂约为5 keV的光态组成。较重的态在宇宙学上是长寿命的，并且构成暗物质的O（1）部分，这是很自然的。直接探测率由放热反应决定，在放热反应中，激发的暗物质状态从原子核向下散射，变成较低的能量状态。与（吸热的）非弹性暗物质相反，放热的暗物质最敏感的实验是那些轻核和低阈值能量的实验。有趣的是，这个模型也可以自然地解释在CoGeNT观测到的低能事件。对模型的唯一重要约束来自DAMA/LIBRA未调制光谱，但它可以在不久的将来通过CDMS-Si的低阈值分析和可能的其他实验（包括CRESST，COUPP和XENON 100）进行测试。
2010-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Exothermic Dark Matter for XENON1T Excess
受最近XENON1T实验中电子反冲的过度激发，我们考虑了放热暗物质的可能性，它由两个具有质量分裂的态组成。较重的状态向下散射电子进入较轻的状态，即使对于暗物质的标准麦克斯韦速度分布，氙过剩也需要适当的反冲能量。因此，我们确定的质量差的两个组件状态的暗物质的峰值电子反冲能量在约$2.5\,{\rm keV}$高达检测器的分辨率，占反冲事件超过$E_R=2-3\,{\rm keV}$，这是最显着的。我们包括相空间增强和原子激发因子的影响，以计算所需的散射截面的氙过剩。我们讨论的影响，暗物质相互作用的有效理论放热暗物质和大量的$Z'$调解人，并提供实现所需的暗物质和电子耦合到$Z'$微观模型。
2020-11-19 hep-ph
Exothermic nuclear recoils from thermal quasi-pNGB dark matter
Kyushu University（九州大学）；Kanazawa University（金泽大学）；University of Tokyo（东京大学）
本研究提出一种双组分暗物质模型，其中准pNGB激发态通过放热核反冲解释LUX-ZEPLIN高能事件，并可通过媒介子搜索验证。
2026-10-08 hep-ph
Exothermic and Endothermic Inelastic Dark Matter Interpretations at LZ: Sideband Constraints and Future Prospects
Sam Houston State University（萨姆休斯顿州立大学）；The University of Melbourne（墨尔本大学）
LZ实验在约250 keV处发现一个类核反冲事件，该研究提出放热非弹性暗物质可解释此事件，利用高能边带约束偏好轻暗物质，预测未来曝光的信号事件数，现有其他实验数据可检验该解释。
2026-09-07 hep-ph
Galactic Endothermic Production and Exothermic Detection of Excited Dark Matter: Implications for LUX-ZEPLIN
College of Science, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）理学院）
本文提出银河系内暗物质吸热自散射产生激发态暗物质，其放热散射可解释LUX-ZEPLIN的候选核反冲事件，并给出TeV质量与亚MeV劈裂下的参数空间。
2026-10-14 hep-ph
Exothermic Dark Matter at LZ
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文研究LZ实验的高能核反冲是否可用放热暗物质解释，在最小非弹性暗光子模型中实现该框架，两种宇宙学机制可重现观测速率，对不同靶标有可靠预测。
2026-09-09 hep-ex hep-ph
Exothermic dark-photon dark matter and the LZ high-recoil event: finite-reheating constraints
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）
本研究针对放热暗光子暗物质，在非瞬时 reheating 框架下，结合LZ高反冲事件，计算了不同 reheating 场景的参数约束，关联了暗物质产生稀释历史与观测丰度。
2026-10-15 hep-ph
Decaying Dark Matter for the Exothermic Recoil at LZ
Yonsei University（延世大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
针对LZ实验观测到的单个高能核反冲事件，提出由GeV尺度暗态经放热下散射产生，并由长寿命母粒子衰变补充，通过质量劈裂产生窄线信号，并预言氩探测器中的对应信号及约束辐射衰变耦合。
2026-09-30 hep-ph
A Common $\sim$55 GeV Inelastic Dark Matter Origin of the LZ, Fermi-LAT, and AMS-02 Excesses and Paleo-Detector Prospects
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出轻子恐惧非弹性暗物质模型解释LZ实验2.6σ异常，并通过多信使分析和古探测器预测为该模型提供验证途径。
2026-10-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Escalating core formation with dark matter self-heating
暗物质（DM）的放热散射在DM晕内产生具有显著反冲速度的DM粒子。与DM自相互作用协作，所产生的DM粒子的多余动能被分配给其他粒子，其整体上自加热DM粒子。DM自加热对晕心是有效的，热注入用于促进晕内均匀密度核的形成。DM自热效应在较小的晕圈中预期更显著，原因有二：1）放热截面乘以相对速度$\left\langleσ_{\rm exo}v_{\rm rel}\right\rangle$是恒定的; 2）注入的热量与速度分散平方的比率朝向较小的晕圈变得更大。首次利用重力热流体理论定量研究了宽质量范围内（$10^{9}$ - $10^{15}\,{\rm M}_\odot$）晕的DM自加热成核过程。值得注意的是，我们证明了核心的形成是急剧升级到较小的晕采取自加热DM（即，半湮灭和自相互作用的DM）作为示例。我们表明，核心形成的急剧升级可能会引起紧张局势，同时解释所观察到的银河系卫星中心质量赤字，和场矮/低表面亮度螺旋星系。虽然模型之间的自热效应的细节可能有所不同，我们预计，核心形成的急剧晕质量依赖是放热DM的一般特征。
2019-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
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。
2014-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Low-mass inelastic dark matter direct detection via the Migdal effect
我们考虑搜索的非弹性散射的低质量暗物质在直接检测实验，使用Migdal效应。我们发现在暗物质质量和质量分裂之间存在着难以打破的简并。使用XENON1T的数据，我们设定了一个以前未探索过的非弹性暗物质参数空间的范围。对于放热散射的情况下，我们发现，Migdal效应允许氙为基础的探测器具有${\cal O}(\mathrm{MeV})$质量的暗物质的灵敏度，远远超过可以单独获得核反冲。
2021-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Updated Constraints on the Dark Matter Interpretation of CDMS-II-Si Data
我们提出了一个更新的晕依赖和晕独立的分析可行的轻WIMP暗物质候选人，可以解释CDMS-II-Si中观察到的过量。我们包括最近的约束LUX，PandaX-II，和PICO-60，以及预计的灵敏度XENON 1 T，SuperCDMS SNOLAB，LZ，DARWIN，DarkSide-20 k，和PICO-250，候选人与自旋无关的同位旋守恒和同位旋违反相互作用，无论是弹性或放热散射。我们发现，存在暗物质的候选人，可以解释CDMS-II-Si的数据，并保持非常边缘与所有当前实验的零结果一致，但这样的模型是高度调整，使暗物质的CDMS-II-Si的解释是非常不可能的。我们发现，这些模型只能在未来通过与LZ或PICO-250相当的实验来排除。
2017-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Cores in Dwarf Galaxies from Dark Matter with a Yukawa Potential
我们表明，冷暗物质粒子通过汤川势相互作用可以自然地解释最近观察到的矮星系的核心，而不会影响具有更大速度色散的物体的动力学，如星系团。相关截面的速度依赖性以及相互作用可能的放热性质证实了早期对强相互作用暗物质的担忧。低质量天体中的暗物质蒸发可能解释了银河系晕中卫星星系的观测缺陷，并对第一个星系和再电离有重要意义。
2010-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Exothermic dark matter and the 248 keV nuclear recoil in LUX-ZEPLIN
Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, University of Oklahoma（俄克拉荷马大学霍默·L·道奇物理与天文学系）；Department of Physics, University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校物理系）
本文提出放热暗物质模型解释LZ的248 keV核反冲事件，通过向下散射避免阈值问题，并用氩实验作为决定性检验。
2026-09-14 hep-ph
Cannibal Dark Matter and Large Scale Structure
食人族是暗物质粒子，其散射过程允许三个粒子湮灭为两个。这个放热过程使剩余粒子的气体在它们变得非相对论性之后很长一段时间保持温暖。一个与标准模型脱钩的蚕食暗扇区自然产生于一个纯胶限制的隐藏扇区。它有一个有效场论的描述与一个单一的质量相互作用的真正的标量场，最轻的胶球。由于温暖的暗物质强烈抑制结构的生长，食人族不可能是所有的暗物质。因此，我们提出了一个方案，其中大多数暗物质是非相互作用和冷，但约1%是同类相食。我们回顾了食人族对温度、能量和数密度与红移的不寻常标度，并将物质密度微扰增长方程推广到食人族的情况。我们数值求解方程预测的哈勃参数的缩放和线性物质功率谱的特征形状作为模型参数的函数。我们的研究结果可能对$σ_8$和$H_0$问题有意义。
2018-07-30 astro-ph.CO hep-ph
The ups and downs of inelastic dark matter: Electron recoils from terrestrial upscattering
对暗物质粒子和电子之间相互作用的兴趣日益增长，由于在XENON1T实验中观察到电子反冲事件过量而得到了进一步的推动。特别令人感兴趣的是暗物质模型，其中散射过程是非弹性的，使得基态可以向上散射成激发态。这种激发态在电子上的随后的放热向下散射可以导致在直接检测实验中可观察到的信号，并且给出了与XENON1T过量的良好拟合。在这项工作中，我们研究地球上的上散射，即在地球上的原子核上的暗物质粒子的非弹性散射，作为这种激发态的一个合理的起源。使用分析和蒙特卡罗方法，我们得到详细的预测其密度和速度分布。这些结果使我们能够探索地球自转引起的激发态通量的时间依赖性。对于XENON1T的情况下，我们发现，由此产生的电子反冲信号的日常调制是在10%的水平与强烈的依赖于暗物质质量。
2022-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic Dark Matter and High-Energy Recoil Signatures in LZ
Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）；Department of Physics and Jockey Club Institute for Advanced Study, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系及赛马会高等研究院）
本文研究双组分非弹性暗物质模型，其与靶核散射可在高反冲能区产生信号，无需依赖速度分布尾部，从而放宽IceCube约束，并解释LZ实验的高能事件过剩。
2026-11-05 hep-ex hep-ph
Probing Light Inelastic Dark Matter from Direct Detection
本文系统研究亚GeV量级、质量劈裂为keV量级的放热非弹性暗物质，通过联合分析暗物质-电子散射与Migdal效应的反冲谱，揭示其直接探测灵敏度及对宇宙学和实验室限制的重要影响。
2024-10-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmology of Inelastic Self-Interacting Dark Matter: Linear Evolution and Observational Constraints
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Department of Strategic and Advanced Interdisciplinary Research, Pengcheng Laboratory（鹏城实验室战略与先进交叉研究部）
研究不稳定性自相互作用暗物质在双组分暗物质领域中的线性宇宙学演化，探讨其对结构形成的影响及观测限制。
2026-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Inferring dark matter masses and interactions from high recoil energy events in LUX-ZEPLIN
INFN Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）；Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics（伽利略·伽利莱理论物理研究所）
该研究将LUX-ZEPLIN的单个高能核反冲事件解释为暗物质信号，通过精确两体运动学分析，发现吸热WIMP模型和放热模型等可行参数空间，并指出弹性散射需动量抑制或自旋依赖相互作用。
2026-09-21 hep-ph
Search for Light Inelastic Dark Matter with Low-Energy Ionization Signatures in PandaX-4T
本文利用PandaX-4T低能电离数据探测放热非弹性暗物质，将质量劈裂探测能力推至0.05 keV、质量范围推至亚GeV，并对暗光子混合参数给出严格限制。
2025-08-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Is the effect of the Sun's gravitational potential on dark matter particles observable?
我们考虑了太阳引力势对暗物质粒子的局部相空间分布的影响，着重讨论了它对直接探测实验中年度调制信号的影响。我们执行一个适合的调制信号中观察到的DAMA/LIBRA，并表明，允许的区域收缩，如果太阳引力聚焦（GF）相比，没有GF。此外，我们认为一个可能的信号在一个通用的未来直接检测实验，无论DAMA/LIBRA信号。即使散射截面接近电流边界，氙靶的大曝光量为270吨/年，也很难从数据中确定GF的存在。在该地区的暗物质质量低于40 GeV的年度调制信号可以建立我们假设的实验装置，但GF是可以忽略不计的低质量。在高质量区，GF更重要，年调制本身的意义很低。我们得到了类似的结果，如Ge和Ar较轻的目标。我们还评论非弹性散射，注意到GF变得有点更重要的放热散射相比，弹性的情况下。
2014-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Can CoGeNT and DAMA Modulations Be Due to Dark Matter?
我们探索暗物质的解释异常声称的DAMA和CoGeNT实验，结合各种零直接检测实验。一个独立的CoGeNT数据分析和几个实验和天体物理的不确定性被认为是。研究了各种唯象模型，包括同位旋破坏相互作用、动量依赖的形状因子、速度依赖的形状因子、非弹性散射（吸热和放热）和沟道效应。我们发现，异常和零结果之间的严重紧张关系可以改善，但不能消除，除非作出极端的假设。
2011-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Dark Matter stimulated neutrinoless double beta decay
本研究针对双β衰变不稳定的原子核，提出一种新的暗物质直接探测方法。特别是，图负责中微子双β衰变将被认为是可能的检测技术的Majorana DM费米子非弹性散射的双β不稳定核，刺激其衰变。受激双β衰变的放热性质也允许直接检测轻DM费米子，这是一类DM候选者，难以或不可能用传统的弹性散射技术进行研究。预期的信号分布为不同的DM质量和上限的核散射截面，示出和比较与现有的数据的情况下，$^{136}$的核。
2022-12-30 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Varying primordial state fractions in exo- and endothermic SIDM simulations of Milky Way-mass haloes
本研究通过改变原初态比例，在银河系质量晕的SIDM模拟中研究非弹性散射影响，发现高初始激发态比例降低主晕质量、使晕更球形并减少卫星数量。
2024-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Direct-detection constraints on inelastic dark matter with a scalar mediator
Institute for Nuclear Research（核问题研究所）；Tomsk Polytechnic University（托木斯克理工大学）
本文基于标量媒介的非弹性暗物质模型，研究直接探测实验对暗物质参数空间的约束，特别关注MeV-GeV质量范围内的可行区域。
2026-10-05 hep-ph
Xenon-1T excess as a possible signal of a sub-GeV hidden sector dark matter
我们提出了一个粒子物理模型来解释所观察到的增强氙-1T数据在电子反冲能量为2.5千电子伏。该模型是基于$U(1)$扩展的标准模型，其中暗扇区由两个本质上质量简并狄拉克费米子在亚GeV区域与一个暗光子相互作用的小质量分裂。暗光子是不稳定的，在大爆炸核合成之前衰变，这导致暗物质由两个本质上质量简并的狄拉克费米子组成。氙-1T过剩是通过较重的暗费米子从氙中的束缚电子到较轻的暗费米子的非弹性放热散射来计算的，所述较轻的暗费米子在反冲电子能量中产生所观察到的过剩事件。该模型可以用Xenon-1 T的进一步数据和未来的实验（如SuperCDMS）进行测试。
2021-01-25 hep-ph
The LZ event with a two-state dark matter halo
Departamento de Física da Universidade de Aveiro（阿威罗大学物理系）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), Universidade do Minho（米尼奥大学实验粒子仪器与物理实验室(LIP)）；Lund University（隆德大学）
针对LZ实验的核反冲候选事件，研究双态暗物质晕中放热散射的贡献，发现χ2占比高时所需截面大幅降低，且吸热截止消失。
2026-09-29 astro-ph.HE hep-ph
A Simple Dark Matter Model to Explain the LZ Event and Galactic Center Excess
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）
本文提出一个赝狄拉克费米子暗物质模型，通过强子型媒介子解释LZ事件和银河系中心伽马射线超出，并指出特定质量劈裂下同一参数空间可同时解释两者。
2026-09-23 astro-ph.CO hep-ph
GAIA meets LZ: a high velocity tail-tale sign for dark matter
Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）
本研究结合 Gaia 数据与 LZ 实验事件，发现银河系速度分布的高速尾部显著影响非弹性暗物质解释，并扩展了吸热参数空间。
2026-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic dark matter mediated by natural dark photon
School of Physics, Jiulonghu Campus, Southeast University（东南大学物理学院）
本文提出自然暗光子介导的非弹性暗物质模型，通过圈图动力学混合和暗标量质量劈裂，解释LUX-ZEPLIN实验事件并缓解IceCube中微子约束。
2026-09-24 hep-ph
Assessing Compatibility of Direct Detection Data: Halo-Independent Global Likelihood Analyses
我们提出了两种不同的晕独立的方法来评估几个直接的暗物质检测数据集的兼容性为一个给定的暗物质模型使用的全球似然组成的至少一个扩展的可能性和任意数量的高斯或泊松似然。在第一种方法中，我们找到了全局最佳拟合晕函数（我们证明了它是一个独特的分段常数函数，其下降步长小于或等于我们计算的最大值），并在任何期望的置信水平下构建了一个双侧逐点置信带，然后可以将其与仅从扩展似然法获得的置信带进行比较，以评估数据的联合相容性。在第二种方法中，我们定义了一个“约束参数拟合优度”检验统计量，然后我们使用其$p$值来定义“可扩展性区域”（例如，其中$p \geq 10\%$）。对于不完全包含在可兼容性区域内的任何晕圈函数，数据的兼容性级别非常低（例如$p < 10 \%$）。我们通过将它们应用于CDMS-II-Si和SuperCDMS数据来说明这些方法，假设暗物质粒子具有弹性自旋独立的同位旋守恒相互作用或放热自旋独立的同位旋破坏相互作用。
2016-10-10 astro-ph.CO hep-ph
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
Extended Maximum Likelihood Halo-independent Analysis of Dark Matter Direct Detection Data
我们扩展和纠正最近提出的最大似然晕独立的方法来分析未分组的直接暗物质检测数据。我们用一个暗物质粒子必须给予原子核一个给定的反冲能的最小速度来代替反冲能作为自变量。这具有允许我们将该方法应用于任何类型的目标成分和相互作用的优点，例如，具有一般动量和速度依赖性，以及具有弹性或非弹性散射。我们证明了该方法，并提供了一个严格的统计解释的结果。作为第一个应用程序，我们发现，对于暗物质粒子与弹性自旋无关的相互作用和中子质子耦合比$f_n/f_p=-0.7$，由CDMS-II-Si观察到的信号的WIMP解释是兼容的所有其他实验与零结果所施加的约束。我们还发现了一个类似的兼容性放热非弹性自旋无关的相互作用与$f_n/f_p=-0.8$。
2015-11-28 hep-ph
EFT Approach of Inelastic Dark Matter for Xenon Electron Recoil Detection
通过电子反冲测量暗物质（DM）信号为直接探测轻DM粒子提供了重要手段。最近XENON 1 T异常与电子反冲能量约$\,E_R^{}\!=\!(2-3)$ keV可以自然地解释DM非弹性散射注入能量的反冲电子，并给出了一个狭窄的峰值结构的反冲光谱。本文提出了一种有效场论（EFT）方法来处理氙电子反冲探测中的非弹性DM信号。对于较重的介体，我们用有效的接触算符表示了两个DM场$(X,\,X')$和两个轻子的DM-轻子相互作用。使用XENON 1 T数据，我们拟合电子反冲谱并将允许的标量DM质量分裂约束为$\,2.1\,\text{keV}\!<\!Δm\!<\!3.3\,\text{keV}$（95% C.L.），具有最佳拟合的$\,Δm \!=\! 2.8$ keV。我们分析了这种有效的DM-电子接触相互作用产生的遗迹丰度。为了提供两个DM遗迹丰度和XENON 1 T过剩，我们得到新的DM质量和DM有效相互作用的UV截止尺度的限制。最后，我们研究了有效的DM轻子接触相互作用的可能的UV完成。
2020-11-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter in Light of LUX
暗物质直接探测的前景已经被最近的一系列实验所深刻改变。虽然有些人声称信号与暗物质一致，但其他人几乎没有看到与暗物质一致的事件。假定的检测结果往往是不相容的，彼此的背景下，天真的自旋无关的散射，以及与零的结果。特别是，鉴于DM解释的三个事件最近报告的CDMS-Si实验和LUX实验的第一个结果之间的冲突，有强烈的需要重新审视的假设，进入DM解释的信号和限制。我们试图重新审视一些粒子物理学，天体物理学和实验的不确定性。具体来说，我们研究放热散射，同位旋相关的耦合，修改后的晕模型，通过天体物理学独立的技术，和变化的假设闪烁光在液体氙。我们发现，只有一个高度调谐的同位旋依赖的情况下仍然是一个可行的解释声称的检测，除非闪烁特性的LIGO是显着不同的LUX实验所使用的假设。
2013-12-31 hep-ph
Spin-dependent sub-GeV Inelastic Dark Matter-electron scattering and Migdal effect: (I). Velocity Independent Operator
本文利用NR-EFT和XENON1T数据研究亚GeV非弹性暗物质的自旋依赖电子散射与Migdal效应，比较三种速度分布模型，发现放热情形的排除限显著强于吸热情形，且吸热限制在不同速度分布下最多相差一个数量级。
2023-04-12 hep-ph
Undulating Dark Matter
我们认为，微观和宏观物理之间的相互作用可以产生暗物质（DM），其与可见光部分的相互作用基本上在时间上波动，独立于天体动力学。一个具体的例子是费米DM与电偶极矩（EDM）源的振荡类轴子场，导致在散射率的波动。光DM搜索的发现潜力可以通过另外搜索起伏的散射率来增强，特别是在背景率大且难以估计的检测区域中，诸如对于DM电子散射占主导地位的单个电子箱中的1 MeV附近的DM质量。波动的信号也可以在发现后揭示宝贵的暗区信息。在这方面，我们强调，如果最近的XENON1T过量的事件是由于光DM散射电子，未来的时间依赖性的事件的分析可以提供线索的微观起源的假定信号。
2020-07-07 hep-ex hep-ph
Freeze-in of anapole and charge-radius inelastic dark matter: X-ray probes of a decoupled vector portal
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Nanjing Key Laboratory of Particle Physics and Astrophysics（南京粒子物理与天体物理重点实验室）
研究通过维度-6 anapole 和 charge-radius 算符耦合的 iDM 的 freeze-in 产生，利用 X 射线观测约束衰变信号，并探讨其解释 LZ 信号的可能性。
2026-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Bayesian analysis of multiple direct detection experiments
贝叶斯方法提供了一个连贯的和有效的框架，实施不确定性归纳问题。在这篇文章中，我们回顾了这种方法如何适用于暗物质直接探测实验的分析。特别是，我们讨论了排除限制的XENON100和有争议的提示下的假设的WIMP信号的检测。在参数推断，边缘化一致的不确定性，以提取强大的后验概率分布，我们发现，XENON100和其他实验之间的紧张关系，可以部分缓解在同位旋违反的情况下，而弹性散射模型似乎是兼容的频率统计方法。然后，我们转向模型比较，贝叶斯方法特别适合。首先，我们调查了CoGeNT数据中看到的年度调制，发现调制的证据很弱。由于其他物理的调制模型与WIMP模型相比并不理想，为它们的过度复杂付出了代价。其次，我们面对几个相干散射模型，以确定目前最好的物理方案兼容的实验提示。我们发现，放热和非弹性的暗物质是适度不利的弹性方案，而同位旋破坏模型有类似的证据。最后，贝叶斯因子给出了XENON100的数据集与检测提示之间不兼容的非决定性证据。用拟合优度评估的相同问题将指示2 sigma差异。这表明，因此需要更多的数据来解决这个问题。
2014-03-04 astro-ph.CO hep-ph
XENON1T excess in local $Z_2$ DM models with light dark sector
最近，XENON 1 T合作组织宣布，他们观察到电子反冲能量在2-3 keV左右。我们表明，这种过剩可以解释为放热散射的激发暗物质（XDM），$XDM + e_{atomic} \rightarrow DM + e_{free}$原子电子通过暗光子交换。我们考虑具有局域暗$U(1)$规范对称性的DM模型，该规范对称性通过Krauss-Wilczek机制自发破缺为$Z_2$子群.为了用冻结情景中正确的DM热遗迹密度解释XENON 1 T过量，暗扇区中的所有粒子都应该足够轻，即标量DM的$\sim O(100)$ MeV和费米子DM情况下的$\sim O(1-10)$ MeV。而更轻的暗Higgs $ϕ$在DM残余密度的计算中也起着重要的作用：$X X^\dagger \rightarrow Z' ϕ$用于标量DM（$X$），$χ\barχ \rightarrow ϕϕ$用于费米子DM（$χ$），假设$m_{Z'} > m_χ$。它们都在$p$波湮灭中，而且人们可以很容易地避开普朗克关于CMB的数据对$s$波湮灭的严格限制，假设其他危险的$s$波湮灭在运动学上是被禁止的。
2020-07-09 hep-ex hep-ph
Can the flyby anomaly be attributed to earth-bound dark matter?
我们作出初步估计，以评估最近报道的飞越异常是否可以归因于暗物质相互作用。我们认为弹性和放热的非弹性散射从暗物质成分的各向同性的暗物质的速度分布，前者减少，而后者增加，最终的飞越速度。事实上，观察到的飞越速度异常显示的例子与积极和消极的迹象，需要主导不同的暗物质散射过程沿不同的飞越轨迹。观测到的异常的大小需要暗物质密度比星系晕密度大许多个数量级。如此大的密度可能是由于累积级联，其中太阳系束缚的暗物质密度远高于星系晕密度，地球束缚的密度远高于太阳系束缚的密度。我们讨论了一些强有力的约束条件的假设的一个暗物质解释的飞越异常。这就要求暗物质是非自湮灭的，暗物质在核子上的散射截面要比通常假设的大得多，而暗物质的质量要轻得多。
2008-12-26 astro-ph hep-ph hep-th
A complete Lorentz-to-Galileo dictionary for direct Dark Matter detection
我们确定了最一般的非相对论性理论的DM-核子散射符合洛伦兹不变性的唯一要求，为自旋0和自旋1/2 DM。要做到这一点，我们首先分类一个全面的列表振幅条款，包括最一般的洛伦兹协变2至2 DM-核子散射振幅。然后，我们将每个项匹配到非相对论膨胀中的领先阶的伽利略不变算子，用于弹性和非弹性（吸热和放热）散射。我们的完整的Lorentz-Galileo映射可以用来迅速确定任何给定的Lorentz不变DM模型的非相对论DM-核子相互作用和相关的核形状因子。它适用于可重整化和不可重整化的理论（例如所有阶的有效场论），在任何阶的微扰展开。我们用我们的结果来证明，在领先的顺序，洛伦兹不变性不施加限制的16个伽利略不变的运营商通常用于参数化的非相对论DM-核子相互作用的集合。我们还预测了单重态DM粒子的有效场论中非相对论算符出现的最低有效算符维数。
2018-09-24 hep-ph
Cosmological Constrained Axion-Portal Inelastic Dark Matter for the LZ Event
Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本研究提出一个受LZ事件启发的双态非弹性暗物质模型，通过类轴子粒子门户耦合，发现暗扇区宇宙学演化可动态选择直接探测中的非弹性散射主导方向，且模型可被对撞机直接探测。
2026-09-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Metastable dark matter mechanisms for INTEGRAL 511 keV $γ$ rays and DAMA/CoGeNT events
我们探索的暗物质机制，可以同时解释银河系511千电子伏的伽马射线观测的INTEGRAL/SPI，DAMA/LIBRA年度调制，和过剩的低反冲暗物质候选人CoGeNT观察。它需要三个几乎简并的暗物质在4-7 GeV的质量范围内的状态，分裂分别为MeV和几keV的顺序。顶部的两个状态具有小的质量间隙，并且它们之间的跃迁，无论是放热的还是吸热的，都可以解释直接检测。从一个顶态到基态的衰变在星系中产生低能正电子，其相关的511 keV伽马射线被INTEGRAL看到。如果激发态是亚稳态（比宇宙的年龄更长），这种衰变可以自发发生，也可以通过亚稳态向寿命较短的亚稳态的非弹性散射触发。我们关注一个简单的模型，其中DM是SU（2）隐藏扇区规范对称性的三重态，在几个GeV的尺度上破缺，使质量为\lsim 1 GeV的暗规范玻色子，与标准模型超荷动力学混合。纯粹的衰变方案可以给出所观察到的511 keV信号的角度依赖性，而没有正电子扩散，而非弹性散射机制需要在湮灭之前传输距离\sim 1 kpc的正电子。我们注意到，由于涉及顶部DM状态的单光子衰变，能量为几keV的X射线线可以为漫射X射线背景提供额外的分量。该模型是可测试的建议低能量固定目标实验。
2011-08-15 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Mass-Dependent Dark Matter Deficit from Inelastic Scattering
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
该研究提出放热非弹性暗物质模型，通过速度依赖散射解释星系中心暗物质缺失随恒星质量的增长，并匹配四个质量区间的观测数据。
2026-09-25 astro-ph.GA hep-ph
Opening the Parameter Space of sub-GeV Inelastic Dark Matter through Parity Violation
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC‐Universitat de València（瓦伦西亚大学-西班牙国家研究委员会粒子物理研究所）；Pontificia Universidad Católica del Perú（秘鲁天主教公立大学）
本文通过 parity 违反机制，揭示了 sub-GeV 非弹性暗物质模型中参数空间的扩展可能，并展示了 LDMX 实验对参数空间的探测潜力。
2025-12-16 hep-ph
Direct Detection of Multi-component Secluded WIMPs
暗物质候选者包括几个子状态由一个小的质量间隙，并耦合到标准模型的（亚）GeV力载体，可以表现出非平凡的散射相互作用，在直接检测实验。我们分析了U（1）介导的WIMP的隐态情况，计算了多组分WIMP核散射的弹性和非弹性截面.我们发现，二阶弹性散射，介导的虚拟激发态，提供了很强的灵敏度模型的参数范围广泛的质量分裂，而小分裂的WIMP激发态的寿命超过宇宙的年龄，一般有一个分数的相对丰度超过0.1%。由于探测器中的放热去激发事件，这对小于200 keV的质量分裂产生甚至更强的约束。
2009-03-19 hep-ph
Hadrophilic inelastic freeze-in dark matter in $q_1-q_2$ gauge extension and the high energy LZ event
State Key Laboratory of Dark Matter Physics, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（暗物质物理全国重点实验室，李政道研究所与物理天文学院，上海交通大学）；Key Laboratory for Particle Astrophysics and Cosmology (MOE) & Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（粒子天体物理教育部重点实验室与上海粒子物理与宇宙学重点实验室，李政道研究所与物理天文学院，上海交通大学）
本文在强子型 $q_1-q_2$ 规范扩展中提出放热暗物质散射，通过 freeze-in 机制和 $Z'$ 媒介子同时解释 LZ 高能事件与 relic 密度，并规避间接探测约束。
2026-09-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter implications from the LZ, PandaX-4T and XENONnT Data
Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究液氙实验数据中高能核反冲事件的暗物质起源，用统一DIAMX框架对多数据集联合拟合，考虑两类暗物质 - 核子相互作用，量化DEC背景影响，指出扩展分析高能数据可有力检验暗物质解释。
2026-07-13 hep-ex hep-ph
Exploring New Physics with O(keV) Electron Recoils in Direct Detection Experiments
受最近XENON 1 T结果的启发，我们探索了各种新的物理模型，这些模型可以通过在O（keV）阈值直接检测实验中搜索电子反冲来发现。首先，我们考虑光玻色子的吸收，无论是作为暗物质遗迹还是直接在太阳中产生。在后一种情况下，我们发现，千电子伏质量玻色子在太阳中产生的数据提供了足够的拟合，但排除恒星冷却约束。我们通过引入一种新颖的变色龙样轴子模型来解决这种紧张局势，该模型可以解释多余的同时逃避恒星边界。我们发现，只有当暗物质是暗光子或轴子时，玻色子暗物质的吸收才能为过量提供可行的解释。在后一种情况下，疏磁轴子耦合是必要的，以避免X射线的约束。其次，我们分析了暗物质-电子散射的模型，以确定哪些模型可以解释过量。暗物质与电子的标准散射通常与低阈值实验的数据相冲突。与重介质的动量相关相互作用可以用比GeV重的暗物质质量来拟合数据，但通常与对撞机的限制有关。接下来，我们考虑暗物质由两个（或更多）状态组成，具有小的质量分裂。较重态向较轻态的放热（向下）散射可以拟合keV质量分裂的数据。最后，我们考虑一个子组件的暗物质，通过散射宇宙射线加速，发现暗物质相互作用虽然O（100千电子伏）-质量介质可以适合的数据。然而，这种情况下所需的截面通常受到光介体的互补探针的挑战。在整个研究过程中，我们实施了未分组的Monte Carlo分析，并使用了改进的XENON 1 T事件的能量重建。
2020-09-08 hep-ex hep-ph
