Multi-scalar signature of self-interacting dark matter in the NMSSM and beyond
本文研究了自相互作用暗物质（SIDM）的一般NMSSM和超越的情况下，其中的暗物质是一个马约拉纳费米子和力介质是一个标量玻色子。提出了一个考虑玻恩能级效应的暗物质自相互作用截面的改进解析表达式。由于SIDM场景中的大耦合和轻介体，如果DM/介体以高能量产生，则它们将经历多个分支。基于对DM扇区簇射的蒙特卡罗模拟，我们得到了在LHC上由Higgsino产生和衰变产生的DM/mediator的多重数和光谱。
2021-09-09 hep-ph
Production and signatures of multi-flavour dark matter scenarios with t-channel mediators
我们研究了包含两代暗物质粒子的暗物质场景的现象学，不同之处仅在于它们的质量和它们与其他粒子的耦合，类似于标准模型的夸克和轻子扇区。具体来说，我们考虑的情况下，两代暗物质马约拉纳费米子耦合到右手轻子和标量介体通过汤川耦合。我们确定不同的生产制度中的多味暗物质的情况下，我们认为，在某些部分的参数空间的较重的一代可以发挥关键作用，产生正确的暗物质丰度。在这些区域，暗物质与标准模型的耦合强度可能比单一口味的暗物质场景大得多。相应地，间接和直接检测信号可以显著增强。我们还评论的签名模型从较重的暗物质一代到较轻的衰变。
2021-03-18 hep-ph
Strong constraints on self-interacting dark matter with light mediators
将暗物质与轻的新粒子结合是一种将热产生与强速度依赖的自相互作用相结合的有吸引力的方法。在这里，我们指出，在这样的模型中的暗物质湮灭率一般由索末菲效应增强，我们从宇宙微波背景和其他间接探测探测探针得到的约束。对于经常研究的s波湮灭的情况下，这些约束排除了整个参数空间的自相互作用是足够大的，以解决小规模的结构形成的问题。
2017-04-07 hep-ph
Self-interacting $O(N)$ scalar dark matter multiplet in a Higgs-portal model with a light scalar mediator
Korea Military Academy（韩国军事学院）；Korea University（高丽大学）；The Institute of Basic Science, Korea University（高丽大学基础科学研究院）
本研究在含轻标量介体的Higgs-portal模型中探索自相互作用$O(N)$标量暗物质，发现相消干涉可抑制直接探测信号，同时允许矮星系尺度自相互作用，部分区域满足真空稳定性至普朗克尺度，未来长寿命粒子搜索可提供互补检验。
2026-09-30 hep-ph
Probing Higgs-Portal Dark Matter with Weakly Interacting Mediators
暗物质通过希格斯门与标准模型相互作用的假设受到了实验的严重挑战。然而，如果暗物质是费米子，希格斯门相互作用意味着介质的存在，这可以显着改变的现象。本文讨论了弱相互作用介质对暗物质遗迹丰度、直接探测和对撞机搜索的影响。在大型强子对撞机中，希格斯门费米子暗物质的典型特征是软轻子和丢失的能量，类似于超对称模型中的高吉诺产生。我们建议重新解释现有的高吉诺搜索的背景下，希格斯门模型和扩展未来的搜索到更广泛的类暗部门弱相互作用的费米子。
2016-05-17 hep-ex hep-ph
Self-Interacting Dark Matter with Naturally Light Mediator
解决矮星系密度分布中的尖核异常的一个有希望的提议是允许暗物质通过质量远小于GeV的光介体与自身相互作用。理论上的挑战是要有一个完整的可重正化理论，即使暗物质本身可能是电弱尺度，即100 GeV到1 TeV，这种重正化也会自然发生。我在这里提出了这样一个模型，只有两个中性复杂的标量单线态下的一个软破缺的黑暗的全球U（1）对称性。
2016-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter production in association with a single top-quark at the LHC in a two-Higgs-doublet model with a pseudoscalar mediator
在扩展的标准模型的框架下，研究了LHC实验对具有单顶的暗物质的相关生产的敏感性。据发现，实验的灵敏度是占主导地位的壳生产的带电希格斯玻色子，当这假设低于1 TeV的质量。考虑一个和两个轻子最终状态的专用选择开发，以评估在参数空间中的覆盖率为这个签名的质量中心的能量为14 TeV，假设一个积分亮度为300 fb $^{-1}$。对于质量为150 GeV的赝标量介质，如果$H^{\pm}$质量在300 GeV-1 TeV的范围内，并且最大程度地与两个希格斯双重态的赝标量混合，则在95%CL下可以排除$tanβ$的值高达3和降至15。这种新的签名补充了mono-Higgs，mono-Z和$t{\bar t}$ + $E_{\mathrm T}^{\mathrm miss}$签名的参数空间覆盖在以前的出版物中考虑该模型。
2018-01-09 hep-ph
Self-interacting dark matter with a stable vector mediator
光矢量介质可以自然地诱导速度依赖的暗物质自相互作用，同时通过热冻结允许正确的暗物质遗迹丰度。然而，如果这些介质随后衰变成标准模型状态，如电子或光子，这将被宇宙微波背景的约束所有力地排除。我们研究在何种程度上可以规避这一结论，如果矢量介质是稳定的，因此有助于暗物质密度，而湮灭成较轻的自由度。我们发现可行的部分参数空间，导致所需的自相互作用截面的暗物质，以解决小规模的问题，碰撞冷暗物质的范例，同时与边界兼容的宇宙微波背景和大爆炸核合成观测。
2018-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Producing and constraining self-interacting hidden sector dark matter
在这篇论文中，我们首先回顾了所有的限制适用于自相互作用DM与光介质考虑著名的希格斯门和动力学混合门模型作为具体的例子。然后，我们详细介绍了索末菲效应，并研究了它对具有光介体的自相互作用DM模型的许多影响。接下来，我们研究如何占DM遗迹丰度在这样的门户网站模型，提出了一个通用的结构与三个人口（标准模型，DM和介质粒子）相互连接，通过三个相互作用产生的两个耦合强度。这似乎可以通过五种不同的动力学方式来实现，这些方式产生了九种制度，其中四种是新的。这些新的生产制度是相关的情况下，隐藏的扇区粒子没有热连接到可见的矢量粒子。我们进一步研究了一个热断开的隐藏扇区的可能性，并建立了一般允许的参数空间DM热候选人在隐藏-可见的温度比与DM质量平面。我们表明，在这个框架中，简单的门户模型，如我们认为可以缓解紧张局势，在小规模，同时提供合适的DM候选人。其他最小的自我互动DM与光介体框架，始终满足所有的限制，也提出和探讨。
2021-07-29 hep-ph
Non-Minimal Dark Sectors: Mediator-Induced Decay Chains and Multi-Jet Collider Signatures
大量天体物理学和宇宙学证据表明，宇宙不仅包含可见物质，还包含暗物质。为了抑制暗扇区和可见扇区之间的耦合，一个标准的假设是这两个扇区仅通过中介进行通信。在本文中，我们做了一个简单但重要的观察：如果暗扇区包含多个具有相似量子数的组分，那么这个介体也一般地引起暗扇区衰变，较重的暗组分衰变为较轻的组分。这反过来甚至可以产生相对较长的暗衰变链，衰变链的每一步也会产生可见物质。因此，这种介体诱导的衰变链的可见副产物可以作为这种情况的独特特征。为了更具体地研究这种可能性，我们研究了一个场景，其中一个多分量的暗扇区通过中介连接到标准模型夸克。然后，我们证明，这样的情况下产生的多喷对撞机签名，我们检查这样的喷气机在部分子和检测器水平的属性。在相对较大的区域内的参数空间，我们发现，这样的多射流签名不排除现有的单射流和多射流搜索。因此，这种衰变级联代表了在当前和未来对撞机上发现多组分暗区的潜在途径。
2020-05-01 hep-ex hep-ph
Revisiting neutrino-assisted self-interacting dark matter
Yantai University（烟台大学）
本文结合介子分辨势、数值散射、热遗迹及观测约束，评估两种标量介子实现中微子辅助暗物质自散射，发现中微子力在两种情形下均无法解释天体物理相关的暗物质自散射。
2026-10-06 hep-ph
Signatures from Scalar Dark Matter with a Vector-like Quark Mediator
我们提出了一个全面的研究模型中的暗物质是由一个单线态实标量耦合到标准模型主要通过汤川相互作用与轻夸克和彩色矢量类费米子。这种情况的一个显著特征是，早期宇宙中的热冻结可能是由湮灭成单圈胶子对（$gg$）和胶子的虚内部韧致辐射（$q \bar{q} g$）驱动的。这样的暗物质候选者也可以通过直接和间接的检测以及在LHC上进行测试;可行的候选者要么质量接近费米子介质的质量，要么质量超过约2 TeV。
2016-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Collider signatures for dark matter and long-lived particles with Pythia 8
我们描述了四个模型的实施生产的暗物质或as-associated粒子在大型强子对撞机的基础上最简单的扩展的标准模型。第一类模型包括通过s通道介体产生暗物质。这包括与矢量玻色子（Z '）或标量（S）介质的喷流相关的产生，以及通过相关的hZ'产生的单希格斯产生。我们实现了最简单的t-通道介体的形式与轻子量子数和完全通用的汤川耦合到暗物质费米子和右手SM轻子的标量。最后，我们实现了一个广义的混合暗物质模型，其中的暗物质是一个SU（2）单态和N重态的混合物。我们发现，最后两个模型也非常适合研究一系列长寿命粒子签名的生产。我们说明了这一点，重新解释的限制CMS搜索重带电粒子的T-通道的情况下。
2018-07-11 hep-ph
Leptonic Dark Matter with Scalar Dilepton Mediator
提出了一种简单而优雅的机制来解决自相互作用的暗物质具有轻标量介体的问题，以及由于前者的增强索末菲产生和衰变而导致的对宇宙微波背景（CMB）的破坏。其关键思想是将具有U（1）轻子数守恒的狄拉克中微子推广到暗区。最简单的情况是由单位轻子数的标量或费米子暗物质伴随着轻标量双轻子介体组成，后者衰变为两个中微子。
2019-01-05 hep-ph
Numerically analyzing self-interacting dark matter
我们考虑了自相互作用的暗物质（SIDM）与光介质在一个模型无关的方式，这可以缓解两个长期存在的问题，即尖与核心和太大而不能倒的小尺度宇宙学。选择汤川势实现DM粒子之间的介质交换作为它们自相互作用的一部分。研究了介质质量（$m_Z'$）范围内自相互作用传递截面的动力学。同时，建立了横截面与DM粒子相对速度之间的关系，为解决小尺度DM危机提供了保证。我们得到的数值结果是有效的，在上下文中，我们已经使用了较少数量的$\ell$模式，以达到相同水平的精度在横截面计算的早期作品相比。为了更好地理解SIDM参数空间，我们使用与汤川势行为相似的Hulthén势对转移截面对其他重要SIDM参数的依赖性进行了分析。粒子动力学的玻尔兹曼方程和索末菲增强对这种计算的影响的详细演变也在这里进行了研究。我们还提供了一个最小的无异常的亲轻扩展的标准模型，可以将SIDM和它的调解人候选人的框架。
2022-12-30 hep-ph
Characterising Dark Matter Interacting with Extra Charged Leptons
在一个简化的亲轻子暗物质（DM）的情况下，介质是携带轻子量子数的新带电费米子，DM候选者是标量或矢量，分析了不同边界的互补性.在这个框架中，额外轻子和DM在$\mathbb Z_2$对称下是奇数的，因此轻子介体只能与DM态和各种味道的标准模型（SM）轻子相互作用。我们表明，有可能重新定义DM自旋（标量或矢量），以及介质的性质，通过宇宙学，味道和对撞机数据的综合分析。我们提出了一个明确的数值分析的可行的参数空间的一组基准点，我们的情况。
2018-03-21 hep-ph
Self-interacting dark matter and cosmology of a light scalar mediator
我们考虑一个费米子暗物质候选者通过一个标量介体与标准模型通过希格斯门相互作用。我们考虑一般设置，包括标量和赝标量之间的相互作用的标量和费米子，并说明了暗物质丰度，直接搜索限制和对撞机的约束的相关功能。暗物质具有自相互作用强度$\left\langle σ_V \right\rangle/m_ψ\sim 0.1-1 \,\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$的情况受到强烈的约束，特别是受到大爆炸核合成的约束。我们表明，这些限制可以通过引入一个新的轻不育中微子$N$得到缓解。扩展模型的允许区域由位于$10 (\sin θ)^{-2/5} \,{\rm MeV} \lesssim m_N \lesssim 1\,{\rm GeV}$的三角形组成。
2017-04-06 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Relic of Self-Interacting Dark Matter with Retarded Decay of Mediator
光介质的存在对天体粒子物理中的一些现象，如核尖点问题、多样性问题等都是有益的。它可以从标准模型中解耦，以避免直接检测约束，通常通过延迟介质的衰减来实现。它们的非平衡衰变过程通过温度差异改变了暗物质（DM）的冻结。这种类型的隐藏扇区（HS）通常需要考虑HS温度演变和横截面的热平均来精确计算冻结过程。如果介质足够轻，从CMB电离和索末菲增强的角度来看，我们不能忽略s波辐射束缚态的形成过程。我们把DM和介质之间的大质量分裂，不同的温度演化放在相同的理论基础上，讨论了在这个HS中DM遗迹密度的含义。我们研究这个模型，并说明其属性考虑一般的希格斯门暗物质的情况下，其中包括所有相关的约束和信号。结果表明，BBN和CMB约束的组合有利于不太热的HS，$r_{\mathrm{inf}}<10^2$，为正立方相互作用的中介情景。另一方面，除了我们提出的盲点情况外，排除了负立方相互作用。
2021-11-30 astro-ph.HE hep-ph
Collider phenomenology of Hidden Valley mediators of spin 0 or 1/2 with semivisible jets
许多超越标准模型的物理模型都包含了在标准模型和隐谷规范群下都带电的粒子，但很少有人努力建立它们的实验签名。我们提供了一个一般概述的碰撞机现象的自旋0或1/2的中介与非平凡的规范数下的标准模型和一个单一的新的限制群。由于许多非常规签名的可能性，重点是直接生产半可见的射流。为了使介质能够衰变，必须打破全局$U(1)$对称性。最好的办法是引入一组明显违反这种对称性的算子。我们发现，只有有限数量的这样的重正化算子和现象可以分为五个不同的类别。我们表明，参数空间的大区域已经被排除在外，而其他人不受当前搜索策略的约束。我们还讨论了如何搜索可以修改，以更好地探测这些不受约束的地区，利用特殊属性的半可见射流。
2018-08-14 hep-ph
Dark matter searches with mono-photon signature at future e$^+$e$^-$ colliders
由于任何e $^+$ e $^-$散射过程都可以伴随着来自初始状态辐射的硬光子发射，因此可以使用这些光子的能谱和角分布的分析来搜索具有不可见终态的硬过程。因此，高能量e $^+$ e $^-$对撞机提供了一个独特的可能性，最一般的搜索暗物质的基础上的单光子签名。我们认为DM粒子的生产，通过国际直线对撞机（ILC）和紧凑型直线对撞机（CLIC）的实验，考虑到探测器的影响，在DELPHES快速模拟框架内的调解。在一个通用模型中的光DM生产的限制被设置为一个广泛的介质质量和宽度。对于介质质量的对撞机的质心能量，从单光子分析的结果是更严格的限制比预期的直接共振搜索在标准模型衰变通道。
2021-07-27 hep-ph
Dark matter production through loop-induced processes at the LHC: the s-channel mediator case
我们展示了如何在简化模型中的大型强子对撞机单X搜索相关的研究具有暗物质候选人和$s$通道调解人可以在MadGraph5_aMC@NLO框架内进行。我们专注于胶子启动的环诱导的过程，主要是有关的情况下，调解人夫妇优先第三代夸克，特别是顶夸克。我们的实现使我们能够研究签名强子对撞机涉及失踪的横向能量加喷流或加上中性玻色子（$γ,Z,H$），可能包括额外辐射的影响，多部分子合并和匹配的部分子淋浴。
2015-08-03 hep-ph
Singlet-Doublet Self-interacting Dark Matter and Radiative Neutrino Mass
自相互作用暗物质（SIDM）与光介质是一个有前途的方案，以减轻小规模的问题，冷暗物质的范例，而在大尺度上与后者一致，建议由天体物理观测。然而，这导致了一个下丰富的SIDM遗迹，由于大湮灭率介质粒子，往往需要一个最简单的热或非热遗迹生成机制的扩展。在这项工作中，我们考虑了单重态-二重态费米子暗物质的情况下，单重态费米子与轻标量介体引起的速度依赖的暗物质通过汤川型吸引势的自相互作用。双态费米子，凭借其与单态的微小混合，可以是长寿命的，并且可以在后期为单态残留物提供非热贡献，填补了单态SIDM热残留物的不足。光标量介体，由于其混合的标准模型希格斯粒子，铺平了道路，用于检测这样的SIDM在地面实验室导致约束模型参数CRESST-III和XENON 1 T实验。通过两个以上的单线态费米子和一个标量二重态来扩大暗扇形粒子，在完整的$\mathcal{Z}_2$对称性下都是奇数，也可以用暗生的方式解释非零中微子质量。
2022-04-23 hep-ph
Vector Self-Interacting Dark Matter
我们提出了一个矢量暗物质的模型，通过一个低质量的矢量介体的基础上的SU（2）暗扇区的希格斯相互作用。暗物质在U（1）规范对称性下带电。即使这种对称性被打破，理论中剩余的全局对称性也阻止了暗物质的衰变。我们提出的行为模型的假设，即暗物质丰度是由于热冻结，包括自相互作用的小尺度结构异常的目标和相互作用的可能性与标准模型通过矢量介质。
2019-09-29 hep-ph
Self-interacting Dark Matter with Scalar Dilepton Mediator
冷暗物质（CDM）候选者具有弱相互作用的大质量粒子，能够成功地解释观测到的宇宙尺度暗物质遗迹密度和宇宙的大尺度结构。然而，在卫星星系尺度上的一些观测似乎与CDM模拟不一致。这被称为CDM的小规模问题。近年来，人们已经证明，自相互作用的暗物质（SIDM）与光介质提供了一个合理的解释小规模的问题。我们采用一个简单的模型与SIDM和索末菲增强的影响。在这个模型中，候选的暗物质是一个轻子标量粒子与轻介质。我们已经发现了几个区域的参数空间与适当的质量和耦合强度产生的遗物密度是一致的，与观察到的CDM遗物密度。此外，该模型满足最近的直接搜索和间接检测的暗物质，以及中微子的有效数量和观测到的宇宙的小尺度结构的约束。此外，该模型与有利的参数可以解决天体物理观测和$N$体模拟之间的差异。
2021-03-03 astro-ph.HE hep-ph
A study of collider signatures for two Higgs doublet models with a Pseudoscalar mediator to Dark Matter
两个希格斯偶极子模型加上一个额外的赝标量粒子耦合到标准模型和一个新的稳定的中性粒子，为解决暗物质问题提供了一个有吸引力的和相当小的途径。它们已经成为LHC几次搜索的对象。我们研究现有的大型强子对撞机测量对这些模型的影响，首先在搜索所解决的基准区域，然后在放松一些假设和扩大考虑的参数范围后。在每种情况下，我们研究新参数如何改变LHC中潜在的可见签名，并确定这些签名中的哪些应该已经对现有的测量产生了重大影响。这使我们能够对一些迄今为止尚未研究的场景设置一些第一约束。
2021-01-11 hep-ex hep-ph
Effective theory for self-interacting dark matter and massive spin-2 mediators
我们考虑了任意自旋自相互作用暗物质的有效理论，通过引入一个质量为2的自旋粒子作为暗物质自散射的介质，超越了文献中的讨论.我们给出了暗物质的有效自相互作用在首阶展开中的动量转移和暗物质速度。在有效汤川相互作用的首级近似下，我们比较了玻恩截面和非微扰截面。结果表明，对于速度依赖的自散射，在满足星系团边界条件的同时，还可以在很宽的暗物质和自旋2粒子质量范围内解决星系中的小尺度问题.
2021-02-12 astro-ph.GA hep-ph hep-th
Universal Properties of Pseudoscalar Mediators
我们讨论了普适信号的一致性模型的赝标介质的对撞机搜索暗物质。只保留由于相容性条件而不能解耦的自由度，我们提出了一类普适的简化模型，该模型具有赝标介体和与标准模型场的可重正化耦合.我们计算的稳定性和微扰性的约束，限制从电弱精密测量，对撞机搜索新的重粒子，以及约束从遗迹密度测量和间接探测实验搜索信号的暗物质湮灭到光子。我们发现，单- $Z$最终状态是最强的，这类模型的通用信号，与其他签名存在于不同的紫外线完成，可以用来区分它们。
2017-12-18 hep-ph
Inception of Self-Interacting Dark Matter with Dark Charge Conjugation Symmetry
基于一个复标量和一个Dirac费米子的最简单自发破缺阿贝尔$U(1)$规范模型，对自相互作用暗物质的稳定性提出了新的认识.关键是暗电荷共轭对称性的施加。它允许两种稳定粒子的可能存在：狄拉克费米子和矢量规范玻色子，后者充当前者自相互作用的光介质。由于这种光介质不衰变，它避免了最近获得的所有此类模型的强宇宙学约束，其中光介质衰变为标准模型粒子。
2017-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Signatures of Secluded Dark Matter
我们分析了WIMP暗物质的隐蔽模型的间接天体物理特征，其特征在于湮灭成光兆电子伏尺度介质是亚稳态衰变成标准模型状态的弱尺度速率。这种情况下允许一个显着的增强的湮灭截面在星系晕相对于其值在冻结，特别是当介质是轻到足以进行这一过程，通过辐射捕获到一个亚稳态的“WIMP-鎓”的束缚态。对于在隐藏的U（1）'规范群下带电的MeV尺度矢量介质，增强的湮灭率主要导致相当大的过量正电子通量，即使在没有天体物理助推因子的情况下。
2008-11-17 astro-ph hep-ph
LHC signatures of a Z' mediator between dark matter and the SU(3) sector
在本文中，我们研究了在大型强子对撞机亲胶$Z'$的实验签名，特别是通过分析三个喷流或四个顶部事件。$Z'$通过6维算符与胶子耦合，参数空间由CMS在7和8 $\mathrm{TeV}$上的实验搜索约束。现有的限制来自暗物质的研究，其中$Z'$代表了后者和标准模型之间可能的调解人也包括比较。$\sqrt s=13$ TeV的前景使我们能够评估在LHC的下一次运行期间可以发现亲糖$Z'$的参数空间的值。特别是，我们表明，三个射流不变质量的分析可以提供一个明确的信号（$>5σ$）的$Z'$的质量超过300 $\mathrm{GeV}$。另外，四个顶部事件还带来了重$Z'$（高于$\sim 2~\mathrm{TeV}$）的进一步发现潜力。因此，在LHC的下一次运行中，四个顶部通道和三个喷流分析中的两个信号的组合可以提供一个明确的信号，表明重亲糖$Z'$的存在。
2015-09-18 hep-ex hep-ph
Self-interacting Dark Matter in Non-Standard Cosmology
针对标准宇宙学下带轻媒介子的自相互作用暗物质（SIDM）遗迹丰度不足的问题，本研究引入早期宇宙非辐射组分构建非标准膨胀历史，提升SIDM遗迹密度至观测值，并结合实验约束给出了通用SIDM模型的可行参数空间。
2023-10-05 hep-ph
Majorana Dark Matter with a Coloured Mediator: Collider vs Direct and Indirect Searches
我们调查的签名在大型强子对撞机的一个极小模型，其中的暗物质粒子是一个马约拉纳费米子耦合到标准模型通过一个或几个有色介质。我们强调的重要性，通过交换的t通道中的暗物质粒子的彩色标量的生产通道，并执行专门的分析搜索喷气机和丢失的能量，这个模型。我们发现，碰撞机的约束是非常有竞争力的直接检测相比，甚至可以在很宽的参数范围内相当强。我们还讨论了互补性与搜索的光谱特征在伽马射线望远镜和评论的可能性，几个有色介质，这是进一步限制的味道观测。
2014-03-18 hep-ph
Extending the MSSM with singlet Higgs and right handed neutrino for the self-interacting dark matter
为了满足BBN的要求，在GNMSSM的单重态Higgs扇区中加入了右手中微子。计算了光谱和费曼规则。还研究了暗物质现象学。在$ł\sim 0$的情况下，单重态扇区可以给出暗物质残留丰度和小宇宙学结构模拟的完美解释。光介质的BBN约束可以很容易地通过衰变到右手中微子来解决。当$ł_N$为$\mathcal{O}(0.1)$量级时，介质的质量可以被限制为几MeV
2016-02-11 hep-ph
Self-Interacting Dark Matter through the Higgs Portal
我们研究通过希格斯门耦合到标准模型的自相互作用暗物质。我们考虑一个场景，其中暗物质是一个热遗迹，具有足够强的自相互作用，可以减轻无碰撞冷暗物质的问题。我们研究直接探测搜索，大型强子对撞机和大爆炸核合成的约束。我们表明，这些约束和需要足够强的自相互作用与光介质之间的紧张关系可以通过耦合介质，无论是活跃或无菌中微子。未来的直接探测数据提供了巨大的潜力，可以用来寻找光介质的证据，并验证暗物质通过远程自相互作用散射。
2014-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting inelastic dark matter: A viable solution to the small scale structure problems
自相互作用暗物质被认为是解决小尺度结构问题的一种方法，例如在矮星系和低表面亮度星系中观测到的扁平核。如果通过光介质发生散射，则与解决这些问题相关的散射截面可能会落入非微扰状态，导致非平凡的速度依赖性，这允许与源于簇大小对象的限制兼容。然而，这些模型受到不同观测的强烈约束，特别是来自光介质衰减足够快（在大爆炸核合成之前）和直接检测的要求。调和这两个要求的一个自然的解决方案是非弹性吸热相互作用，这样，如果两个状态之间的质量分裂足够大，直接检测实验中的散射就会被抑制，甚至在运动学上被禁止。在数值求解薛定谔方程时使用精确解，我们研究了这样的场景，并在暗物质和介质质量的参数空间中找到了区域，以及状态的质量分裂，在那里小尺度结构问题可以解决，暗物质具有正确的遗迹丰度，并且可以避开直接检测限。
2017-03-29 hep-ph
Dark matter with exotic mediators: The diquark portal
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Miami University（迈阿密大学）
本文研究了通过双夸克通道与标准模型耦合的费米子暗物质模型，构建了完整的媒介领域并讨论了其对撞机信号。
2026-01-29 hep-ph
Powerful Solar Signatures of Long-Lived Dark Mediators
暗物质在太阳中的捕获和湮灭可以产生可探测的高能中微子，这为暗物质-质子散射截面提供了一个探测器。我们考虑的情况下，湮灭收益通过长寿命的暗介质，这使得伽马射线逃离太阳，减少中微子的衰减。对于伽马射线，由于费米对GeV太阳伽马射线的详细测量，以及HAWC和LHAASO在TeV范围内前所未有的灵敏度，有令人兴奋的新机会。对于中微子，增强的通量，特别是在更高的能量（$\sim$ TeV），允许更灵敏的暗物质搜索与冰立方和KM 3 NeT。我们发现，这些搜索通道可以是非常强大的，潜在的提高灵敏度的暗物质自旋相关的散射截面的几个数量级相对于目前的搜索高能量太阳中微子，以及直接检测实验。
2017-06-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Mono-jet Signatures of Gluphilic Scalar Dark Matter
一个亲胶标量暗物质（GSDM）模型最近被提出作为一个有趣的视觉的WIMP暗物质的沟通占主导地位的标准模型通过胶子。我们讨论了对撞机签名的硬喷反冲对丢失的动量（“单喷”）在这样的建设，其主要贡献是在一个循环。我们比较完整的单循环计算与有效场论（EFT）的治疗，并发现（如预期的那样），EFT不准确地描述区域的参数空间中的质量的有色介质粒子是可比的实验削减丢失的能量。我们从$\sqrt{s}=$ 8 TeV的数据确定边界（几个选择SU（3）表示的调解人），并显示预期达到的$\sqrt{s}=$ 13 TeV的LHC和未来的100 TeV $pp$对撞机约束或发现GSDM模型。
2017-07-03 hep-ph
Lepton-Flavor Violating Mediators
我们提出了一个框架，暗物质与标准模型相互作用，通过光，自旋0调解人，耦合手性对不同的口味轻子。这种违反末态的味道削弱了新物理学的边界，这些物理学与来自地面实验和宇宙射线测量的轻子相耦合。作为一个例子，我们应用这个框架来构建一个模型的费米-LAT过剩的GeV $γ$ -射线从银河系中心。我们评论这个门户网站的可行性自我相互作用的暗物质解释小尺度结构异常和嵌入的味道模型。这种类型的模型被证明是兼容的μ子异常磁矩异常。我们回顾目前的实验限制，并确定未来可能的理论和实验方向。
2016-10-25 hep-ph
Light Fermionic WIMP Dark Matter with Light Scalar Mediator
研究了轻费米子弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的最小可重整模型，其中WIMP与标准模型粒子之间需要标量介体的相互作用.我们进行了全面的可能性分析的模型，涉及最新的，但强大的约束，这些将在不久的将来获得。此外，我们特别注意适当考虑运动学平衡条件。结果表明，近期的实验和观测，如低质量直接暗物质探测，味实验和CMB观测发挥重要作用，以检验模型。尽管如此，一个广泛的参数区域将仍然存在，即使没有WIMP和介质信号被检测到那里。我们还表明，精确的希格斯玻色子测量在未来的轻子对撞机将显着测试这剩余的区域。
2019-07-09 hep-ph
Signatures of sub-GeV dark matter beams at neutrino experiments
我们研究了MiniBooNE、MINOS和T2 K的高光度固定靶中微子实验，分析了它们对光稳定态的敏感性，重点研究了MeV-GeV尺度的暗物质。亚GeV质量范围内的热遗迹暗物质场景需要光介质的存在，光介质与标准模型的耦合有助于早期宇宙的湮灭，并允许正确的热遗迹丰度。介质反过来又为对撞机或固定目标上的暗物质提供了一个产生通道，因此，在固定目标上产生的中微子束可能包含额外的暗物质光束。该束的特征包括在（近）探测器中的电子或核子的弹性散射，这非常类似于中微子的中性流散射。我们确定在现代固定目标设施的事件率和随之而来的灵敏度亚GeV的暗物质。
2012-05-15 hep-ph
Wolfenstein potentials for neutrinos induced by ultra-light mediators
新的物理学可以在低能量尺度下出现，涉及非常轻和非常弱的相互作用的新粒子。这些粒子可以介导中微子和普通物质之间的相互作用，并有助于与中微子振荡相关的Wolfenstein势。我们计算了超轻标量和矢量介质中的Wolfenstein势，并研究了该势对介质质量$m_A$的依赖性，同时考虑到物质分布（地球、太阳、超新星）的有限尺寸。对于超轻介质与$m_{A}^{-1}$的大小相当的介质（$R$），通常的$m_{A}^{-2}$的潜力的依赖性被修改。特别地，当$m_{A}^{-1}\gg R$时，电位不依赖于$m_{A}$。考虑到现有的限制轻介质，我们发现，对于标量的情况下，中微子传播的显着影响是不可能的，而对于矢量的情况下，大物质的影响是允许的$m_{A} \in [2\times10^{-17}$，$4\times10^{-14}]$ eV和规范耦合$g\sim 10^{-25}$。
2021-01-18 hep-ph
Constraining Dark Matter Models with a Light Mediator from CDEX-10 Experiment at China Jinping Underground Laboratory
利用CDEX-10实验205.4公斤·天数据，对含轻媒介子暗物质模型设定90%置信水平上限，排除2~5 GeV质量新参数空间，并约束自相互作用暗物质模型参数区。
2024-11-12 hep-ph
Self-interacting sterile neutrino dark matter: the heavy-mediator case
要让活性-无菌混合对暗物质的全部残余丰度负责，除了千电子伏级的无菌中微子本身之外，还需要额外的新物理。我们在这里考虑的额外因素是无菌中微子之间存在的自相互作用。我们研究是否活跃到无菌转换足够放大，在这种情况下，所观察到的丰富的暗物质，可以得到一个subconstraint混合角。在我们所探索的区域，情况并非如此：要么自相互作用的影响太小，无法逃脱质量和混合角的界限，要么它们的影响太大，导致暗物质产生过剩。从边缘到过度有效性的急剧转变发生，因为在有效的介质内混合角中满足共振准则。一旦系统发生共振，游戏就结束了，因为玻尔兹曼方程中的非线性导致无菌中微子的失控产生，从几百MeV的等离子体温度开始，通常在几十MeV结束。因此，这种情况在很大程度上被其自身的动态所排除。在这项研究中，我们只专注于介质重于$\sim 1$ GeV，未来的工作将扩展到较轻的介质的分析，允许接触的情况下，由小规模结构的问题所激发的。
2019-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Light Leptophilic Dark Matter Mediators from Decay Experiments
我们在现有的实验中研究了亲轻子暗物质相互作用对μ子和基态介子衰变的影响。我们考虑一个隐蔽的暗区，它专门通过（亲轻子）标量或矢量介体与轻子相互作用。因此，这些相互作用将影响轻子衰变并使能谱变形。我们首先研究了μ子的Michel衰变，$μ^+\rightarrow e^+ν_e \barν_μ$，这使我们能够很好地约束参数空间。其次，将考虑罕见的$π^\pm$、$K^\pm$、$D^\pm$和$D_s^\pm$衰变为$eν$。标量介体将消除标准模型的螺旋度抑制，因此可以导出强约束。由此产生的光介质的电子和μ子的耦合的界限仍然是有点弱于那些从搜索在低能量$e^+e^-$对撞机和μ子的磁矩，分别。最后，我们表明，K介子和π介子衰变基本上排除了“钴-SIMP”的情况下，标量暗物质粒子有一个维度-5耦合到电子。
2022-06-10 hep-ph
Direct Detection of Light Self-Interacting Dark Matter via Electronic Collective Excitations
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Chengdu Technological University（成都工业学院）；Beijing University of Technology（北京工业大学）
本研究利用等离子体激元增强的直接探测方法，结合SENSEI和DAMIC-M数据，推导90%置信水平的排除极限，对轻自相互作用暗物质的部分参数空间形成约束。
2026-08-11 hep-ph
Di-jet/$e^+e^-$+ MET to Probe $Z_2-$Odd Mediators to the Dark Sector
我们探索的情况下，暗物质（DM）耦合到标准模型主要是通过一个标量介体${\cal S}$，这是奇怪的下$Z_2$对称，导致有趣的对撞机签名。事实上，如果没有与介质的线性相互作用，对撞机上最重要的DM产生机制可能会导致与至少两个费米子相关的丢失横向能量（MET）的最终状态，例如双喷射或双电子签名。我们考虑的框架是模型无关的，在某种意义上说，它是唯一的基础上的对称性和制定（扩展）DM有效场论（eDMEFT）的方法。此外，它允许通过抑制$Z_2$断裂效应来解决第一代费米子质量的小。从大型强子对撞机的di-jet +MET分析中，我们发现有效的${\cal S}$ - ${\cal S}$ -DM-DM相互作用的边界相当宽松，除非介质与SM费米子的耦合非常强烈，而未来的$e^+ e^-$对撞机，如CLIC，可以对相应的模型参数提供更严格的约束，因为介质是亲轻子的。最后，我们强调的参数空间，允许产生所观察到的DM密度，包括直接检测实验的约束。
2019-07-02 hep-ex hep-ph
Dark matter-neutrino interactions through the lens of their cosmological implications
暗物质和中微子为粒子物理学的标准模型之外的新物理学提供了两个最令人信服的证据，但它们通常被视为两个不同的部门。本文的目的是确定是否有可行的粒子物理框架中，暗物质可以耦合到活跃的中微子。我们使用一个简化的模型的方法来确定所有可能的可重正化的情况下，有这样的耦合，并研究其天体物理和宇宙学的签名。我们发现当暗物质和中微子之间的耦合足够大时，暗物质-中微子相互作用对结构的形成有影响，并导致间接的检测信号。这可以用于排除参数空间的大部分。在大多数情况下，暗物质质量高达几兆电子伏和介质质量高达几个电子伏被排除在外。当暗物质耦合到自旋为1的介质时，或者当暗物质粒子和介质在质量上简并时，如果介质是自旋为0或自旋为1/2的粒子，则排除区域可以进一步扩展。
2017-11-14 hep-ph
Pseudoscalar Mediators: A WIMP model at the Neutrino Floor
由于其高度抑制截面（费米子）暗物质与标准模型通过赝标介质相互作用，预计在直接检测实验中基本上是不可观察的。我们考虑了一个简化的模型和一个更现实的模型的基础上扩展的两个希格斯偶极子模型和计算的有效暗物质-核子相互作用的主导单圈贡献。这种高阶修正完全控制了散射率，并且自然地，即对于一阶耦合，导致在中微子底附近的直接检测截面。考虑到所观察到的遗迹密度和低能量可观测量的限制，我们详细分析了直接探测的前景，并找到了即将到来的直接探测实验（如XENONNT，LZ和DARWIN）所能达到的参数空间区域。
2018-03-27 hep-ph
Unveiling a Hidden Epoch: Impact of Mediator Induced Matter Domination in Freeze-in Dark Matter
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究揭示介子衰变导致早期物质主导时期，影响暗物质产生及引力波特征。
2025-12-15 hep-ph
Sensitivity of future linear $e^+e^-$ colliders to processes of dark matter production with light mediator exchange
由于任何$e^+e^-$散射过程都可能伴随着来自初始状态辐射的硬光子发射，因此可以使用这些光子的能谱和角分布的分析来搜索具有不可见终态的硬过程。因此，高能量$e^+e^-$对撞机提供了一个独特的可能性，最普遍的搜索暗物质（DM）的基础上的单光子签名。我们认为DM粒子的生产在国际直线对撞机（ILC）和紧凑型直线对撞机（CLIC）的实验通过光介质交换。探测器的影响被考虑到DELPHES快速仿真框架内。在一个简化的模型中的光DM生产的限制被设置为基于重建的单光子事件的预期的二维分布的介质质量和宽度的函数。实验灵敏度提取的DM生产截面。限制调解人耦合，然后提出了广泛的调解人群众和宽度。对于光介质，质量的碰撞器的质心能量的质量，耦合限制来自单光子分析是更严格的比那些预期从直接共振搜索在衰变通道SM粒子。
2021-10-30 hep-ph
Probing hidden spin-2 mediator of dark matter with NA64e, LDMX, NA64$μ$ and M$^3$
标准模型（SM）粒子和暗物质（DM）之间的联系可以通过隐藏的自旋2质量介质来引入。本文考虑SM的带电轻子扇区和DM粒子之间的简化基准联系，DM粒子被认为是暗扇区中隐藏的狄拉克费米子。有关耦合是通过涉及自旋2介体场和SM和DM扇区的能量动量张量的5维算子建立的。我们详细研究了这种情况对NA 64 $e$、LDMX、NA 64 $μ$和M $^3$等轻子固定靶装置的影响。特别是，对于具体的实验，我们详细讨论了丢失的能量签名的自旋2玻色子生产其次是其不可见的衰变成稳定的DM对。此外，我们推导出这些实验的预期达到的目标上积累的轻子的投影统计。我们还讨论了隐含的自旋$2$玻色子发射的微分谱的核和原子形状因子参数化的含义，其生产的总截面和探测隐藏的自旋$2$ DM调解器的固定-固定目标设施的实验范围。
2022-10-03 hep-ph
Light Dark Matter: Models and Constraints
我们研究的直接检测前景的一组代表性的简化模型的亚GeV的暗物质（DM），占现有的地球，天体物理和宇宙学的限制。我们专注于暗物质轻于兆电子伏，这些限制是最严格的，并找到三个方案与访问的直接检测截面：（一）DM通过超轻动力学混合暗光子相互作用，（二）DM子组件与核子或电子通过轻标量或矢量介质相互作用，和（三）DM通过重于100千电子伏的介质与核子耦合。
2017-10-31 hep-ph
Direct Detection with Dark Mediators
我们介绍暗介质暗物质（dmDM）的黑暗和可见的部门连接至少一个光介质$ϕ$携带相同的暗电荷，稳定DM。$ϕ$通过算符$\bar q q ϕϕ^*/Λ$耦合到标准模型，通过汤川耦合$y_χ\overline{χ^c}χϕ$耦合到暗物质。对于$m_ϕ\lesssim 10 \ \mathrm{keV}$和小Yukawa耦合，直接检测被实现为树级的$2\rightarrow3$过程$χN \rightarrow \bar χN ϕ$，或者可替代地被实现为环诱导的$2\rightarrow2$过程$χN \rightarrow χN$。我们探索这种情况下的直接检测的后果，发现一个沉重的$\mathcal{O}(100 \ \mathrm{GeV})$ dmDM候选人伪造不同的$\mathcal{O}(10 \ \mathrm{GeV})$标准WIMP在不同的实验。大部分dmDM参数空间是可检测的不可约中微子背景以上，尚未排除任何界限。有趣的是，对于$m_ϕ$范围导致新的直接检测现象，dmDM也是自相互作用暗物质（SIDM）的一种形式，它解决了矮星系观测和数值模拟之间的不一致。
2014-11-11 hep-ph
