Non-abelian Dark Matter Solutions for Galactic Gamma-ray Excess and Perseus 3.5 keV X-ray Line
我们试图同时解释银河系中心的伽玛射线过剩和3.5 keV的X射线线从英仙座集群的基础上一类非阿贝尔$SU(2)$ DM模型,其中的暗物质和激发态包括一个“暗”$SU(2)$的双重。非阿贝尔群通过维5算子与标准模型规范群动力学混合。这些暗物质粒子湮灭成标准模型费米子,然后碎裂并产生韧致辐射,从而产生连续谱的伽马射线。另一方面,暗物质粒子可以湮灭成一对激发态,每一个激发态都衰变回暗物质粒子和X射线光子,X射线光子的能量等于暗物质和激发态之间的质量差,其被设置为3.5 keV。所需的X射线和$γ$射线湮灭截面之间的大的层次结构可以通过SM和暗扇区之间的非常小的动力学混合来实现,这有效地抑制了湮灭到标准模型费米子中,但不是到激发态中。
2015-05-05 astro-ph.HE hep-ph
Excited Dark Matter versus PAMELA/Fermi
银河系中心多组分暗物质的激发被认为是低能正电子的来源,正电子产生了INTEGRAL观测到的过量511 keV伽马射线。这些模型也被用来解释PAMELA、费米/LAT和H.E.S.S.观测到的过量高能电子/正电子。实验我们调查是否一个模型可以同时适合所有三个异常,除了进一步的约束,从逆康普顿散射的高能轻子。我们发现模型,适合在暗物质质量M < 400 GeV的511 keV和PAMELA过剩,但不是费米轻子过剩。出现的冲突,因为更尖DM晕配置文件是需要匹配所观察到的511千电子伏的信号比是兼容的逆康普顿约束在较大的DM群众。
2010-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
3.55 keV X-ray Line Signal from Excited Dark Matter in Radiative Neutrino Model
我们在辐射中微子模型中研究了一个令人兴奋的暗物质方案,以解释XMN-Newton X射线天文台最近报道的$3.55$ keV处的X射线线信号,该信号使用了各种星系团和仙女座星系的数据。我们表明,解释X射线线的上散射过程所需的大截面可以通过赝标量的共振来获得。此外,该模型可以兼容暗物质的热产生和直接探测实验的约束。
2014-09-03 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
Search for excited electrons through $γγ$ scattering
我们研究了未来高能线性$e^{+}e^{-}$对撞机的$γγ$选项寻找自旋为1/2的激发电子的潜力。计算了单次产生截面,给出了$\sqrt{s}=0.5$ TeV和$\sqrt{s}=3$ TeV的角分布和$f-m^*$等值线图。
2012-08-10 hep-ph
An Excited Dark Matter Solution to the MeV Galactic Center Excesses
King’s College London(伦敦国王学院);Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学);Instituto de Física Teórica UAM-CSIC(UAM-CSIC理论物理研究所)
本文提出了一种激发暗物质模型,解释了MeV银河中心过剩现象及511 keV线,通过非弹性散射产生正电子,并预测未来任务可验证的MeV特征。
2026-01-15 astro-ph.HE hep-ph
Scattering of light exotic atoms in excited states
本文计算了处于激发态的μ子、π子、K子和反质子氢原子与氢原子散射的微分截面和总截面,用于原子级联计算。散射问题是在一个完全量子力学的框架,它需要的能量转移,并在强子原子的情况下,宽度的ns状态考虑。半经典近似的有效性是严格审查。
2001-12-06 hep-ph physics.atom-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
Direct detection of freeze-in inelastic dark matter
我们表明,目前的直接探测实验的灵敏度已经达到有趣的冻结在暗物质模型的参数空间,如果暗扇区是在非弹性暗物质框架和激发态的暗物质是宇宙学稳定的。使用最近提出的XENON1T实验的结果,我们提出了这些模型的限制。我们还表明,这些模型可以解释报告过量的电子反冲信号,如果基态和激发态之间的质量差距是在keV的规模。
2021-05-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Theoretical direct WIMP detection rates for transitions to excited states
最近的WMAP和Planck数据证实了奇异暗物质与真空能量(宇宙学常数)一起在平坦宇宙中占主导地位。标准模型的许多扩展提供了暗物质的候选者,特别是弱相互作用大质量粒子(WIMP)。%超对称性提供了一个天然的暗物质候选者,最轻的超对称粒子(LSP)。因此,直接探测暗物质是粒子物理学和宇宙学的核心。迄今为止,关于这个问题的大部分研究都集中在反冲核的探测上。在本文中,我们研究了到激发态的跃迁,这种跃迁可能存在于某些具有足够低的激发态的核中。很好的例子是I-127和I-129的第一激发态。%,聚焦于碘A的50 keV下的第一激发态=127。我们发现可观的分支比的非弹性散射介导的自旋截面。发现对于低质量的WIMPS,到该激发态的跃迁速率约为到基态的跃迁速率的5%,但是在较重的WIMPS的情况下,分支比可以大得多。因此,原则上,这些状态去激发后的伽马射线的额外特征,原则上可以通过实验来利用。
2013-07-17 hep-ph
Resonant Pseudo-Dirac Dark Matter as a Sub-GeV Thermal Target
本研究重新审视了共振区域中pseudo-Dirac暗物质的热历史,发现激发态未被去布居但不违反CMB界限,并提出了新的探测信号可能性。
2023-08-03 astro-ph.CO hep-ph
dSphobic Dark Matter
提出dSphobic暗物质机制,通过双态质量差与散射激发实现银河系晕/星系团高效湮灭、矮椭球星系抑制,打破信号预测关系,增加间接探测解释难度。
2025-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Density profile of multi-state fuzzy dark matter
用WKB近似求解了形成模糊暗物质的弱自相互作用玻色子激发态的运动方程。在运动方程中忽略了自相互作用的影响。激发态的波函数用尚未确定的引力势表示。在平衡时,使用玻色-爱因斯坦统计来求和状态对密度分布的贡献。结合Poisson方程,得到了引力势的微分方程,该方程只有当激发态的能谱具有有限能隙时才有物理上可接受的解,对应于有限维里半径.这种间隙可以通过衰变过程产生,在自相互作用势的一阶扰动中。所获得的密度分布被发现是类似的Burkert配置文件。
2021-01-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Scattering of Dark Matter and Dark Energy
我们展示了宇宙的两个主要组成部分,暗能量和暗物质,如何拥有一个大的散射截面,而不会对观测产生很大的影响。与涉及两种流体之间能量交换的模型不同,背景宇宙学保持不变,留下的观测信号较少。在简要回顾了宇宙学上重要的粒子之间的散射截面之后,我们探讨了暗物质和暗能量之间的弹性相互作用的含义。大尺度结构的生长受到抑制,但这种影响被发现是弱的,由于持续低的暗能量密度。因此,我们得出结论,暗物质-暗能量截面可能超过汤姆逊截面几个数量级。
2010-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic WIMP-nucleus scattering to the first excited state in $^{125}$Te
直接探测暗物质成分,特别是弱相互作用大质量粒子(WIMPs),被认为是粒子物理学和宇宙学的核心。在本文中,我们研究了到激发态的跃迁,这种跃迁可能存在于某些具有足够低的激发态的核中。前面考虑的例子是$^{127}$ I和$^{129}$ Kr和$^{83}$ Kr的第一激发态。在这里,我们研究$^{125}$ Te,它提供了一些优势,目前被认为是一个目标。在所有这些情况下,额外的签名的伽马射线后,这些国家的去激发具有明确的优势,在纯粹的核反冲,在原则上,这样的签名可以利用实验。在CUORE实验的背景下,实验的可行性进行了简要的讨论。
2016-01-27 hep-ph
Highly Excited Electron Cyclotron for QCD Axion and Dark-Photon Detection
Northwestern University(西北大学);Harvard University(哈佛大学);Stanford Institute for Theoretical Physics, Department of Physics, Stanford University(斯坦福大学物理系理论物理研究所);Kavli Institute for Particle Astrophysics & Cosmology, Department of Physics, Stanford University(斯坦福大学物理系卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所);Department of Physics and Astronomy, University of Delaware(特拉华大学物理与天文系)
利用高激发回旋态电子探测meV量级轴子和暗光子,通过优化实验参数将平均检测时间缩短至微秒级,实现对QCD轴子参数空间的高灵敏度探测。
2026-05-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Investigation of CMB constraints for dark matter-helium scattering
我们研究了早期宇宙中的暗物质-氦散射及其对宇宙微波背景(CMB)各向异性测量约束的影响。我们描述了可能的理论框架暗物质-核子相互作用通过标量,赝标量,或矢量介体,这种相互作用引起氢和氦散射,与截面,有一个幂律依赖于相对速度。在这些框架内,我们考虑三种情况:暗物质耦合到只有中子,只有质子,中子和质子具有相同的强度。对于这些不同的情况下,我们使用\textit{Planck} 2018温度,偏振和透镜各向异性数据来限制暗物质与氢和/或氦的散射,暗物质质量在10 keV和1 TeV之间。对于任何模型,允许氦和氢散射与非负幂律速度依赖,我们发现,氦散射占主导地位的约束暗物质质量远高于质子质量。此外,我们放置在暗物质,散射占主导地位/专门与氦在早期宇宙的第一CMB的限制。
2022-08-05 astro-ph.CO hep-ph
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。
2022-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Probing ultra-light dark photon from inverse Compton-like scattering
暗光子不仅提供了一个连接暗区粒子和普通物质的入口,而且也是一个很好的暗物质候选者。我们提出通过逆类康普顿散射过程$p+γ^\prime \to p+γ$探测暗光子暗物质。由于超高能初级宇宙射线,我们发现这样的方法能够探测从$10^{-2}$ eV到$10^{-19}$ eV的暗光子质量,具有eROSITA $X$射线望远镜的预期灵敏度,这可以将木星磁场实验的暗光子质量下限扩展约三个数量级。
2022-03-16 astro-ph.CO hep-ph
New Dissipation Mechanisms from Multi-level Dark Matter Scattering
具有对角和非对角相互作用的多能级暗物质在其自散射中表现出丰富的现象学。如果相互作用是由质量小于暗物质的粒子介导的,索末菲效应可以导致散射的共振增强。对于比能级分离轻的介质,暗物质粒子可以上散射到激发态,并通过发射这些介质去激发。我们计算这些横截面,以上和以下的运动学阈值,在一个通用的两个组件的暗物质模型,并确定大的非弹性横截面作为两个状态之间的最大混合的结果。一个新的路线冷却大暗物质晕和一个新的阻力之间的两个碰撞的晕被确定和所产生的纯粹的非弹性散射。
2018-02-05 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter from Entropy Perturbations in Curved Field Space
多场暴胀情景中激发熵模的累积能量密度可以扮演暗物质的角色。在通常的情况下,没有任何转向轨道的平场空间,只有轻的超视界熵模可以通过引力不稳定性激发。在负曲率场空间的情况下,我们表明,亚视界熵模式可以激发,以及通过由场空间的负曲率诱导的快子不稳定性。后者允许产生熵模式,其质量大于或等于膨胀期间哈勃膨胀率的数量级,从而导致新的暗物质场景。由于视界下模的贡献,相应的谱密度在一个尺度上有一个峰值,小于基于平坦场空间的模型中的峰值。这种差异使得我们的模型在观测上是可区分的。
2022-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exciting dark matter in the galactic center
我们重新考虑的建议,激发暗物质(DM)的解释为多余的511千电子伏的伽马射线的正电子在银河系中心。我们定量计算了DM湮灭到附近激发态的截面,通过交换一个新的非对角耦合的轻规范玻色子到DM态。在两个激发态都必须足够重才能衰变到e^+ e^-和基态的模型中,正电子产生的预测速率永远不会大到与观测相符,除非人们对银河系中的局部圆周速度做出极端假设,或者如果存在一个亚稳态的DM态群,它可以通过小于650 keV的质量间隙被激发,然后衰变成电子和正电子
2010-01-28 astro-ph.GA hep-ph
Inelastic Dark Matter from Dark Higgs Boson Decays at FASER
我们考虑非弹性暗物质的情况下,暗光子介体和暗希格斯玻色子。暗希格斯玻色子自发地打破了与暗光子相关的规范对称性,并将质量给予暗光子,将质量差给予暗粒子。这样的暗希格斯玻色子可以衰变为暗粒子,因此可以成为对撞机实验中暗粒子的另一个来源。我们分析了在FASER 2实验中费米子和标量非弹性暗物质的情况下,激发态衰变到暗物质和带电粒子的敏感性。我们考虑两个质谱作为说明激发态只能通过暗希格斯玻色子衰变产生的例子。我们表明,未探测的参数区域可以探索费米子暗物质的方案说明质谱。
2021-12-23 hep-ph
Higgs-portal Scalar Dark Matter: Scattering Cross Section and Observable Limits
从暗物质自相互作用对大尺度结构形成的影响出发,研究了最简单的Higgs门暗物质模型.我们显示的共振和大质量区域的直接检测极限。最后,我们还比较了这些限制在LHC和氙1T实验。
2016-11-22 astro-ph.CO hep-ph
Observational constraints on dark matter scattering with electrons
我们提出了新的观测约束的弹性散射的暗物质与电子的暗物质质量之间的10千电子伏和1 TeV。我们考虑的情况下,动量转移截面的相对粒子速度的幂律依赖,与幂律指数$n \in \{-4,-2,0,2,4,6\}$。我们通过对结构形成的抑制来寻找暗物质散射的证据。从\textit{Planck} 2018数据中对宇宙微波背景温度、偏振和透镜各向异性的测量,以及从暗能量调查和泛星1号中对银河系卫星丰度的测量,都没有显示相互作用的证据。我们使用这些数据集来获得散射截面的上限,并将它们与直接检测实验中电子反冲数据的排除界限进行比较。我们的研究结果提供了最强的界限可用于暗物质-电子散射来自宇宙中的物质分布,延伸到亚MeV的暗物质质量,目前的直接检测实验失去灵敏度。
2021-07-26 astro-ph.CO hep-ph
The Realistic Scattering of Puffy Dark Matter
如果暗物质具有有限的尺寸,则从暗物质自散射的角度来看,负责结构形成的内在相互作用是不可避免的。为了描述束缚力实现有限尺寸暗质子的情况,我们首先利用Eikonal近似将暗质子间的卷积散射简化为$t=0$极限下的情形.然后引入Chou-Yang模型,基于简单性和解析性原则将输入参数的数量减少到一个。给出了速度依赖性的一个新的定义,以及相应的对周杨暗质子小宇宙结构的影响。即使参数空间没有完全覆盖,数值结果表明,振幅系数可以改变自散射截面,使我们能够恢复排除的参数空间,而不使用约束力。最后,我们证明了正确的遗物密度从热冻结生产更喜欢超重暗质子。
2022-04-01 astro-ph.HE hep-ph
Inelastic dark matter nucleus scattering
直接探测实验旨在通过寻找来自弹性暗物质核散射的信号来探测以弱相互作用大质量粒子(WIMPs)形式存在的暗物质。此外,核被激发的非弹性散射是核物理学所期望的,并提供了额外的可检测信号。在一个低能量的有效场论的背景下,我们调查的实验达到这些非弹性转换的氙基探测器采用双相时间投影室。我们发现,一旦一个暗物质信号建立,非弹性转换提高发现范围,我们表明,他们可以更好地确定潜在的粒子物理。
2019-12-10 astro-ph.CO hep-ph
How Dark Are Majorana WIMPs? Signals from MiDM and Rayleigh Dark Matter
暗物质与光子的有效相互作用受到相当的限制。然而,无论是直接探测还是单色伽马射线信号都敏感地依赖于这种相互作用的存在。对于狄拉克费米子,电磁偶极子是可能的,但受到很大的限制。对于马约拉纳费米子,不允许有这样的条件。我们认为信号的一个有效的理论与马约拉纳暗物质粒子及其耦合到光子。在附近存在激发态的情况下,有可能发生磁偶极跃迁(磁非弹性暗物质或MiDM),它产生直接和间接的探测信号,有趣的是,在很宽的偶极强度范围内产生基本相同的大小。在没有激发态的情况下,WIMP的主导相互作用类似于来自中性原子的低能光子的瑞利散射,其可以被形式为$\barχχF_{μν}F^{μν}$的7维有效算子捕获。虽然它可以被认为是磁非弹性暗物质场景中的一个阶段,其中激发态比基态重得多,但它也可以从其他理论中产生。我们研究由此产生的现象学的这种情况下:伽马射线线从湮灭的WIMP;核反冲直接检测;和直接生产的WIMP对高能对撞机。考虑到最近的证据,特别是从银河系中心的130 GeV线,我们讨论了在即将到来的实验的检测前景。
2013-03-26 astro-ph.HE hep-ph
Main properties of new heavy hadrons and the luminosity of hadronic dark matter
介绍了作为暗物质候选者的新重强子的起源和主要性质。用有效顶点描述了新强子与轻子和核子的低能相互作用。我们在重夸克有效理论的框架下考虑新介子的最低激发能级。激发态的精细和超精细分裂效应直接从该理论得出。我们分析这种效应的现象学后果作为暗物质粒子的表现。
2020-11-13 hep-ph
Impact of dark matter self-scattering on its relic abundance
弹性自散射不会改变暗物质粒子的数量,因此在计算其遗迹丰度时被忽略了。在这项工作中,我们强调的情况下,自散射的存在有显着的影响,通过修改的暗物质动量分布的湮灭过程的有效性。我们研究了几个例子冻结出的情况下,涉及共振和亚阈值湮灭,以及一个模型与一个额外的来源,暗物质粒子从一个较重的介质状态的衰变。有趣的是,当在暗物质动量分布函数的水平上进行计算时,我们发现额外的高能暗物质粒子注入到热布居上可以导致其最终遗迹丰度的$\textit{decrease}$。
2022-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Exploring properties of long-lived particles in inelastic dark matter models at Belle II
非弹性暗物质模型是研究$O(1)$ GeV以下轻暗物质的一种流行模型。如果DM激发态和基态之间的质量分裂足够小,则共湮灭成为热残余密度的主要通道,DM激发态可以在对撞机尺度上长寿命。我们研究标量和费米子非弹性暗物质模型$ {\cal O}(1) $ GeV DM在Belle II与$ U(1)_D $暗规范对称性破缺到其$Z_2$子群。我们着重研究了DM激发态衰变中的双轻子位移顶点特征。借助Belle II的精确位移顶点探测能力,我们可以探索DM自旋、质量以及DM激发态和基态之间的质量分裂。特别地,我们证明了标量和费米子DM候选者可以区分,DM扇区的质量和质量分裂可以在一些基准点的偏差百分比内确定。此外,还研究了解释μ子$(g-2)_μ$过剩的允许参数空间,它可以在Belle II实验早期的位移顶点分析中被涵盖。
2021-04-16 hep-ex hep-ph
Excited-state uncertainties in lattice-QCD calculations of hadron masses and scattering phase shifts
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Washington(华盛顿大学);Pacific Northwest National Laboratory(太平洋西北国家实验室)
本文提出新的Lanczos方法,通过高统计计算提供双侧界限,从而提高格点QCD计算介子质量及散射相移的精度和可靠性。
2026-01-29 hep-lat hep-ph nucl-th
Constraining Dark Matter-Baryon Scattering with Linear Cosmology
利用普朗克卫星的宇宙微波背景(CMB)数据和斯隆数字巡天的莱曼α森林数据,推导了重子与暗物质弹性散射的约束条件。弹性散射使重子和暗物质交换动量,影响早期宇宙中线性密度扰动的动力学。我们推导出了对散射截面的约束条件,其形式为sigma \propto v^n,允许在-4和2之间的宽范围的速度依赖性。我们改进和纠正以前的估计,它们存在的地方,包括速度无关的横截面以及暗物质毫荷和电磁偶极矩。莱曼-α森林数据在n>-3的约束中占主导地位,其中相对于单独的CMB数据的改进可以是几个数量级。在质量标度M>10^{12} M_{solar}上,暗物质-重子散射不能影响晕质量函数.我们的结果意味着,独立于模型,在像我们银河系这样的星系晕中的重子,在星系的年龄期间不会从暗物质粒子中散射。
2013-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Substructure under the Electron Scattering Lamppost
我们研究了暗物质-电子散射实验与盖亚数据所暗示的附近可能存在的新的暗物质亚结构之间的相互关系。我们展示了运动学子结构如何影响半导体中暗物质-电子散射的平均光谱和调制光谱,以及未来实验对这些目标的发现。相反,我们展示了未来的数据可以探测和约束的子结构暗物质部分,即使它构成了次主导的局部暗物质密度的组成部分。
2020-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Constraining the spin-independent elastic scattering cross section of dark matter using the Moon as a detection target and the background neutrino data
我们的月球是一个天然的巨大的直接探测目标,用于约束暗物质。通过考虑月球暗物质的俘获率,利用背景中微子数据,得到了暗物质粒子与核子$σ_p^{\rm SI}$的自旋无关弹性散射截面的一些约束条件.对于某些“共振暗物质质量”范围,$σ_p^{\rm SI}$的上限可被限制为$\sim 10^{-38}-10^{-36}$ cm $^2$。这些严格的天体物理约束条件是对直接探测实验所获得的约束条件的补充。
2020-07-03 astro-ph.HE hep-ph
Constraining dark matter-nucleon scattering cross section by the background electron anti-neutrino flux data
恒星和行星等天体可能能够通过暗物质-核子散射捕获大量的暗物质粒子。以往的许多研究都将太阳和地球等不同的天体作为天然的暗物质探测器,并得到了暗物质-核子散射截面的一些严格界限。在这项研究中,我们使用由超级神冈实验获得的$\sim 10$ MeV电子中微子通量极限,并考虑地球作为一个大的天然暗物质探测器来约束暗物质-核子散射截面。我们表明,这种方法通常可以得到更严格的限制。对于一定范围内的暗物质质量湮灭通过$b\bar{b}$通道,截面的极限的同位旋无关的散射和质子唯一的散射可以得到更严格的比在PICO直接检测实验。
2022-01-07 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
AGN constraints on neutrino-dark matter scattering
本文利用IceCube观测到的来自TXS 0506+056和NGC 1068的高能中微子穿过暗物质尖峰这一事实,对暗物质-中微子散射提出新限制,并将其解释为暗光子耦合重子数减轻子数的约束。
2024-04-30 astro-ph.HE hep-ph
Matrix element analyses of dark matter scattering and annihilation
我们提供了一个纲要的结果在矩阵元素的水平上的暗物质散射和湮灭的系统研究。我们确定相互作用,产生自旋相关和自旋无关的散射,并指定是否相互作用的速度和/或动量抑制。我们确定的相互作用,导致s-波或p-波湮灭,和那些手征抑制。我们还列出了相互作用的结构,可以干扰散射和湮灭过程。使用这些结果,我们指出的情况下,从标准的传说得到的偏差。
2015-08-28 astro-ph.CO hep-ph
Scattering meets absorption in dark matter detection
Nikhef(荷兰国家核与亚原子物理研究所);University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Radboud University(拉德堡德大学)
研究暗物质通过轻介子与电子和核子的散射及介子吸收的相互作用,探索未来直接探测实验中暗物质的可行探测目标。
2025-01-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Limits on dark matter proton scattering from neutrino telescopes using micrOMEGAs
利用微光学显微镜获得了不同暗物质湮灭通道下,由IceCube数据导出的质子对暗物质自旋相关弹性散射截面的极限值.通过使用不同的中微子谱估计,导出的极限的不确定性可以达到一个因子2。对于除夸克外的所有暗物质湮灭通道,自旋相关的截面的限制比直接探测实验中得到的更严格。新的功能,允许导出这些限制进行了说明。
2015-11-19 astro-ph.HE hep-ph
New constraints on the dark matter-neutrino and dark matter-photon scattering cross sections from TXS 0506+056
利用IceCube对TXS 0506+056的高能中微子及伽马射线观测,结合暗物质尖峰衰减机制,对暗物质-中微子和暗物质-光子散射截面提出了比星际介质和银河系暗物质晕更严格数个数量级的新约束。
2023-06-26 astro-ph.HE hep-ph
Dependence of Dark Matter - Electron Scattering on the Galactic Dark Matter Velocity Distribution
暗物质-电子散射的速率取决于暗物质晕的速度分布。重要的是,暗物质-电子散射对高速尾特别敏感,这在各种暗物质晕模型中有很大不同。在这项工作中,我们总结了领先的晕模型,并讨论了进入它们的各种参数。我们建议根据最近的研究和测量更新这些参数的值。此外,我们量化的暗物质-电子散射率的晕模型和参数的选择上的依赖性,并演示这些选择如何传播到预测的横截面限制。速率对圆速度v0的变化最敏感;在硅靶中,我们发现速率预测的变化范围可以从O(0.01%)到O(100%)(接触相互作用)和O(10%)到O(100%)(长程相互作用)。
2020-11-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic Ray-Dark Matter Scattering: a New Signature of (Asymmetric) Dark Matter in the Gamma Ray Sky
我们考虑了银河宇宙射线电子和质子在末态光子辐射下被暗物质散射的过程。这一过程为用伽马射线寻找银河系暗物质提供了一种新的方法。我们认为,对于一个通用的弱相互作用的大质量粒子,如共同湮灭或速度依赖的横截面的影响,伽马射线发射的宇宙射线散射的暗物质通常小于从暗物质对湮灭。然而,如果暗物质粒子不能成对湮灭,例如在非对称暗物质场景中的情况,则具有终态光子发射的宇宙射线散射提供了一个独特的窗口来检测来自暗物质的伽马射线信号。我们估计预期的通量水平和它的光谱特征为一个通用的超对称设置,我们还讨论了偶极和发光的暗物质。我们表明,在某些情况下,伽马射线发射可能是大到足以检测到的费米大面积望远镜。
2011-08-17 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Scattering of non-relativistic finite-size particles and puffy dark matter direct detection
School of Electronic Engineering, Chengdu Technological University(成都工业学院电子工程学院);Center for Theoretical Physics, Henan Normal University(河南师范大学理论物理中心);Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);School of Physics and Electronics, Henan University(河南大学物理与电子学院)
本文研究了非相对论有限尺寸粒子的散射特性,并将其应用于松散暗物质直接探测,发现粒子尺寸对散射截面有显著影响,尤其在非微扰区域的特性与点状暗物质不同。
2026-03-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
$\mathbf{{N}_{eff}}$ from Excited DM state
对于起源于共湮灭过程的冷暗物质(DM),在暗扇区中将存在激发态,这些激发态可能在冻结后不久衰减或湮灭。在本文中,我们调查的影响,这些激发态的衰变的中微子物种的有效数,$N_{\rm eff}^{}$,这是一个重要的宇宙学参数,并将测试未来的CMB-S4项目。我们在赝狄拉克DM模式的框架下通过希格斯门进行研究。计算了遗迹密度和直接探测信号,给出了有效的参数空间。通过求解光子与中微子的Boltzmann方程,研究了激发态(赝狄拉克费米子的重组分)对主动中微子退耦的影响,其中碰撞项是由激发态的衰变引起的.计算结果表明,$|N_{\rm eff}^{}|$可以是$10^{-4}$量级,其量级与DM激发态的质量和寿命有关.
2022-02-25 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
Dark Matter Bound State Formation in Fermionic $Z_2$ DM model with Light Dark Photon and Dark Higgs Boson
如果费米子暗物质(DM)被自发破缺成其子群$U(1)$的暗规范对称所稳定,则模型的粒子内容变得非常丰富:DM和激发DM,它们都是Majorana费米子,以及两个暗力介质,暗光子和暗希格斯玻色子,由于暗规范对称性而自然存在。在本文中,我们研究了DM束缚态的形成过程中,假设暗光子和暗希格斯粒子都是光介质,并包括激发DM的影响。Goldstone玻色子对薛定谔方程中的势矩阵的贡献是重要的。在DM束缚态形成过程中,纵向矢量玻色子(或某种程度上相当于戈德斯通玻色子)的发射对于诱导显著的再湮灭过程至关重要,从而减少了暗物质遗迹的丰度。在文献中考虑的这种暗物质的大多数严格约束都被简单地回避了。
2020-10-05 hep-ph
Theoretical direct WIMP detection rates for transitions to nuclear excited states
最近的WMAP和Planck数据证实了奇异暗物质与真空能量(宇宙学常数)一起在平坦宇宙中占主导地位。标准模型的许多扩展提供了暗物质候选者,特别是弱相互作用大质量粒子(WIMP)。因此,直接探测暗物质是粒子物理学和宇宙学的核心。迄今为止,关于这个问题的大部分研究都集中在反冲核的探测上。在本文中,我们研究了某些具有足够低的激发态的原子核可能发生的向激发态的跃迁。前面考虑的例子是$^{127}$ I和$^{129}$ I的第一激发态。我们在这里检查$^{83}$ Kr,它提供了一些运动学上的优势,目前被认为是一个可能的目标。我们发现可观的非弹性散射的自旋截面介导的分支比,与$4.4\times 10^{-4}$公斤$^{-1}$ d $^{-1}$的非弹性事件率。因此,在这些状态去激发之后的伽马射线的额外签名原则上可以通过实验来利用。并对实验的可行性作了简要的讨论
2015-04-10 hep-ph
Scattering of wave dark matter by supermassive black holes
本文从第一性原理推导了双黑洞周围波动暗物质的共转密度轮廓,指出其源于束缚态共振散射,并证明该过程能改变脉冲星计时阵列谱斜率,为通过低频引力波观测暗物质提供了新途径。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
DarkELF: A python package for dark matter scattering in dielectric targets
我们提出了一个Python软件包来计算光暗物质在电介质材料中的相互作用率,包括屏蔽效应。材料的全部响应在材料的能量损失函数(ELF)方面被参数化,所述能量损失函数darkELF转换为直接暗物质电子散射和通过Migdal效应的微分散射率。此外,darkELF还可以计算亚MeV暗物质通过暗光子介质散射产生声子的速率,以及由暗光子组成的暗物质的吸收速率。该软件包包括用于Al、$\mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3$、GaAs、GAN、Ge、Si、$\mathrm{SiO}_2$和ZnS的预先计算的ELF,并允许用户轻松地为任意材料添加自己的ELF提取。
2021-04-26 hep-ph
Some Thoughts on (the Incompleteness of) the (Double) Differential Event Rates for Elastic WIMP-Nucleus Scattering in (Directional) Direct Dark Matter Detection Physics
本文回顾了WIMP-核弹性散射的(双)微分事件率的表达式,并讨论了在(定向)直接暗物质探测物理学中使用这些表达式的一些不寻常的想法。几个不经常提到的(但重要的)问题将被详细论证和论证。
2021-10-21 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Low Energy INTEGRAL Positrons from eXciting Dark Matter
INTEGRAL观测到的e^+e^- 511 keV谱线的起源仍不清楚。信号的速率和形态引发了人们对暗物质是否可能发挥作用的疑问。我们在激发暗物质(XDM)的框架下探讨了暗物质上散射的情况,其中WIMP χ通过新的暗力相互作用,散射成激发态χ*,随后在它们去激发时发射e^+e^-对。我们数值计算两个Yukawa耦合DM粒子上散射到激发态的截面,特别是考虑最近的N体模拟与额外的重子物理的变化。我们发现,分波分解的l>0分量通常对总截面有重要贡献,而且在合理的参数范围内,暗物质可以产生INTEGRAL观测到的~10^43 e^+/s。
2011-09-17 hep-ph
Scattering properties of dark atoms and molecules
人们对暗物质以原子形式存在的可能性重新产生了兴趣,类似于可见世界的原子。理解暗原子的宇宙学后果的一个重要输入是它们的自散射。利用原子物理学关于氢原子间相互作用势的结果,计算了暗原子的低能弹性散射截面。我们发现一个复杂的依赖于暗质子的比例,电子质量,允许的可能性,“设计”低能量的功能在截面。依赖于其他参数,即规范耦合和约化质量,通过使用原子单位来解决问题。我们推导出的参数空间的暗原子的约束,要求他们的散射截面不超过界限从暗物质晕的形状。我们讨论了宇宙中暗氢分子的形成,并确定了当暗物质主要以分子形式存在时对模型的类似约束。
2014-01-15 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Gravitational scattering of the sterile neutrino halo dark matter
最近的一项研究表明,暗物质的引力散射,以质量为$m \sim 10^3-10^4M_{\odot}$的大质量物体的形式,可以提供一种可能的解决方案,以减轻冷暗物质的小尺度结构问题。散射截面是速度依赖的,因此这种情况下可以解释为什么暗物质的自相互作用是在矮星系,而不是在大质量星系和星系团显着。在这封信中,我们表明,这种黑暗的大质量物体可以由不育中微子与可能的静止质量范围$m_ν \sim 7.6$ keV $-$ 71 MeV。这个质量范围一般满足目前大多数观测的限制。不育中微子晕的整个结构可以简单地从标准物理学中预测出来。
2022-10-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph