Asymmetric Dark Matter in the Sun and the Diphoton Excess at the LHC
最近有人指出，非对称暗物质（ADM）与核子的动量依赖耦合可以解释日震观测值与标准太阳模型预测值之间的广泛分歧。在本文中，我们提出了一个最小的简化ADM模型组成的标量和赝标量介体，除了狄拉克费米子DM，产生这样的动量依赖的相互作用。值得注意的是，质量约为750 GeV的赝标量可以同时解释太阳异常和最近的双光子过剩观测的ATLAS和CMS实验在早期的$\sqrt s=13$ TeV LHC数据。在这个框架中，共振的总宽度自然很大，正如ATLAS实验所建议的，因为共振主要衰减到ADM对。该模型预测的存在一个新的光标量在GeV范围内，与夸克相互作用，并观察到的双喷流，单喷流和$t\bar{t}$签名的750 GeV的共振在大型强子对撞机。
2016-06-28 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Flavor Anomalies, the Diphoton Excess and a Dark Matter Candidate
我们认为，双光子过剩最近报告的ATLAS和CMS可以解释，随着几个异常的味道部门，在模型中，标准模型单重标量共振质量$M \approx 750$ GeV的胶子融合通过循环包含标量色三重轻夸克$ϕ$。对于质量为$M_ϕ\lesssim$ 1 TeV的轻夸克，产生截面自然在10 fb范围内。一个大的$S \to γγ$分支比可以通过将标量S耦合到具有电弱尺度质量的新色单态费米子$χ$来获得，它可以是$SU(2)_L$多重态的一部分，其中性分量具有合适的质量和量子数，可以成为暗物质候选者。我们的模型揭示了味道异常之间的联系，暗物质的性质和一个新的标量，它作为一个调解人的黑暗部门。环介导的衰变$S \to τ^+τ^-$可能是该模型的一个引人注目的特征。
2016-06-28 hep-ph
The LHC diphoton resonance and dark matter
最近在大型强子对撞机的双光子衰变中观察到了质量约为750 GeV的类希格斯共振。如果这种状态不仅仅是一种统计涨落，随着更多的数据而消失，它将不仅对粒子物理学而且对宇宙学产生重要影响。在这篇文章中，我们分析了这种共振对暗物质（DM）的影响。假设自旋为1/2 DM粒子，我们首先验证，确实可以获得正确的遗物密度的粒子质量和弱尺度耦合，与目前的数据兼容的宽范围内。然后，我们表明，不久的将来的直接和间接检测实验的组合将允许探测介质共振的CP性质，即检查它是否是标量或赝标量粒子。
2015-12-21 astro-ph.HE hep-ph
A broad 750 GeV diphoton resonance? Not alone
在ICHEP'16上由ATLAS和CMS提供的数据中，质量为750~GeV的双光子通道中可能存在共振的暗示消失了。然而，双光子末态仍然是LHC实验中TeV量级物理新发现的黄金通道之一。这促使我们分析模型独立的O（TeV）凸点在$γγ$最终状态的影响。通过正向求和规则的$γγ$散射，我们表明，自旋0共振的质量的顺序的TeV和一个相当大的$γγ$部分宽度-的顺序为几个GeV-必须伴随着更高的自旋共振与$J_R\geq 2$具有类似的属性，如预期在强耦合扩展的标准模型，或者，在高维解构的量子力学。此外，无论假定的O（TeV）候选者是标量还是张量，在所提到的场景中对前向求和规则的大贡献意味着在具有$J_R\geq 2$的谱中存在状态，这些高自旋粒子是新的额外维度或新的强扇区的复合状态的表现。
2017-02-17 hep-ph
Singlet Neighbors of the Higgs Boson
新发现的125 GeV共振具有与标准模型（SM）希格斯粒子一致的特性，尽管一些产生和/或衰变通道目前表现出O（1）偏差。我们考虑一个新的标量单线态场与带电矢量样物质的耦合的情况下，特别关注的情况下，单线态质量位于一个狭窄的几个GeV窗口周围的希格斯质量。这样一个“单重态邻居”提出了一种新的机制，可以用来修改观测到的希格斯玻色子的性质。例如，即使是少量的希格斯-单重态混合也可以导致表观双光子速率的显著增强。或者，希格斯玻色子可能会衰变到附近的单线态，伴随着一个非常轻、非常软的介质粒子，在这种情况下，即使是~ TeV尺度的带电矢量物质，表观双光子速率也会有O（1）的增强。我们还探讨了模型中的矢量类费米子混合与SM轻子，导致同时增强双光子和抑制ditau希格斯分支比。我们的方案可以测试与积累的LHC数据探测的双共振结构的125 GeV的双光子信号，以及在共振位置之间的双光子和四轻子模式的相对位移。
2012-07-26 hep-ph
The Dark Penguin Shines Light at Colliders
对撞机实验是限制暗物质相互作用的最有前途的方法之一。对于几种类型的DM-标准模型耦合，对结果的有意义的解释需要超越有效场论，考虑具有光介质的简化模型。这在环介导的相互作用的情况下尤其重要。在本文中，我们执行的磁偶极子相互作用DM的第一个简化模型研究，包括一个回路的动量依赖形状因子，调解耦合-给定的暗企鹅-在对撞机过程。我们计算边界的单喷流，双光子，双光子搜索的$8$和$14$ TeV LHC，并比较结果的直接和间接的检测实验。在$100$ TeV强子对撞机和在ILC的未来搜索也被解决。我们发现，最佳的搜索策略需要松散的削减失踪的横向能源，以捕获增强的形状因子的阈值附近的壳生产的调解人。我们认为这两个极小模型和模型的DM之外的一个额外的状态是可访问的。在后一种情况下，在暗区的无政府风味结构的假设下，LHC双光子和双光子搜索将能够设置比最小场景更强的边界。用$M_{T2}$变量来测定较重的暗费米子的质量也许是可行的。此外，如果暗企鹅味结构几乎与DM质量一致，则可以观察到较重的暗费米子衰变为DM和光子的位移信号。这使我们能够从现有的非指向光子搜索中对模型的混合和耦合设置约束。
2015-03-13 hep-ex hep-ph
The "forgotten" decay S -> Z+h as a CP analyzer
标量粒子$S$是标准模型下的规范单态，是许多基础物理模型的通用特征，特别是作为隐藏或暗区的可能介体。我们表明，衰变$S\to Zh$提供了一个强大的探针的CP性质的标量，因为它是允许的，只有当$S$有CP奇相互作用。我们进行了一个独立的模型分析，这种衰变的背景下，有效的拉格朗日和计算相关的威尔逊系数所产生的整合出重费米子一圈的顺序。我们用ATLAS和CMS观测到的750 GeV双光子共振的例子来说明我们的发现，并表明$S\to Zh$的衰变率自然可能与双光子率的大小相似或更大。
2016-07-04 hep-ph
Antiprotons from dark matter annihilation through light mediators and a possible excess in AMS-02 $\bar{p}/p$ data
我们表明，在暗物质（DM）粒子湮灭通过光介质的情况下，最终状态的宇宙射线粒子的能谱强烈依赖于介质质量。对于终态反质子，当介质质量与$\pbar p$产生阈值相当时，出现具有相对窄峰的光谱。有趣的是，AMS-02关于$\pbar/p$通量比的最新数据暗示，在$\sim100-450$ GeV的能量范围内，在预期的背景上有一个类似凸点的过量。我们表明，这样一个轻介质的情况下，最新的AMS-02数据的DM直接湮灭到标准模型粒子的情况下，从内部超新星遗迹（SNRs）产生的反质子是有利的，是一致的上限来自费米-LAT数据的伽马射线对矮球状星系。能量在450 GeV以上的$\pbar/p$通量比预计将随能量迅速下降，这可以很容易地与其他两种情况区分开来，因为它们预测该比率将变平或上升到多TeV区域。
2016-11-14 hep-ph
Dark Matter Mass Constrained by the Relic Abundance, Direct Detections, and Colliders
我们考虑了狄拉克费米子暗物质（DM）的一般形式，它通过标量介体与标准模型夸克进行通信，以模型无关的方式。四个特殊的相互作用的情况下，其中一个是奇偶守恒和其他三个是奇偶违反。其中三个导致$v$抑制的DM-核子截面，其中$v \sim 10^{-3} c$是实验室坐标系中DM的速度。我们约束的质量的暗物质和介质，以及从热遗迹丰度的耦合，和最近的结果的XENON 100直接检测和对撞机实验涉及两个通道：（i）单喷流加上大失踪的横向能量，和（ii）双喷流。目前的单射流约束并不比从正确的残骸密度的要求和Xenon 100直接探测的零结果所得到的约束更强。我们发现，dijet共振测量可以排除很大一部分的参数空间$(m_χ, m_Y)$，其中耦合的介质耦合到暗物质和夸克是小的，并具有大致相同的幅度。间接探测和双光子共振搜索的约束也作了简要讨论。
2013-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Hidden Gauged U(1) Model: Unifying Scotogenic Neutrino and Flavor Dark Matter
在暗生中微子和味暗物质模型中，暗区通过汤川门耦合与标准模型费米子通信。我们提出了一个经济的情况下，暗生中微子和调味剂共享相同的惰性希格斯偶极子和所有的收费下隐藏的规范$U(1)$对称性。暗扇区中的暗Z2对称性被认为是这个隐藏的$U(1)$对称性破缺的残余。特别是，我们研究了一个黑暗的$U(1)_D$（也是一个$U(1)_{B-L}$）模型，该模型统一了暗生中微子和顶味介质。在这个模型中，暗顶和暗中微子是标准模型费米子的伙伴，而暗物质可能是惰性的希格斯粒子或最轻的暗中微子。该模型在暗顶、惰性Higgs和Z'规范玻色子等方面具有丰富的对撞机特征.此外，与$U(1)_D$（以及$U(1)_{B-L}$）对称性破缺相关的标量可以解释ATLAS和CMS最近报道的750 GeV双光子过剩.
2016-02-05 hep-ph
Enhancement of $h \to γγ$ by seesaw-motivated exotic scalars
我们研究的作用，跷跷板动机的外来标量环介导的希格斯衰变。我们考虑一个简单的TeV尺度的跷跷板模型建立在费米子五重态介质与标量四重态，在那里我们检查部分的模型参数空间的贡献的标量四重态的带电组件显着增加的$h \to γγ$衰变率。双光子宽度的最显著变化来自双电荷标量Φ^{--}，其应该是标量四重态中最轻的分量。在$h \to γγ$衰减宽度增加1.25 - 2倍的参数空间部分中，$h \to Z γ$衰减宽度有0.9 - 0.7倍的轻微抑制。
2013-02-01 hep-ph
Towards the next generation of simplified Dark Matter models
本白皮书是对正在进行的关于简化暗物质（DM）模型的扩展和改进的讨论的投入。基于两个具体的例子，我们展示了如何现有的简化DM模型（SDMM）可以扩展到提供一个更准确，更全面的框架来解释和解释对撞机搜索。在第一个例子中，我们扩展了规范的SDMM与标量介体，包括混合与希格斯玻色子。我们表明，这种方法不仅提供了一个更好的描述的基本运动学特性，一个完整的模型将拥有，但也提供了使用这种更现实的标量混合模型类比较和组合一致的搜索基于不同的实验签名的选项。第二个例子概述了一个新的物理信号中观察到的可见通道可以连接到DM通过扩展一个简化的模型，包括有效的耦合。这种发现的情况下，使用最近观察到的过量的ATLAS和CMS的高质量双光子搜索的案例研究表明，这样一个务实的方法可以帮助实验搜索计划，以验证/伪造一个潜在的信号，并研究其潜在的性质。在白皮书的下一部分中，我们概述了SDMM的其他有趣选项，这些选项可以在未来进行更详细的研究。最后，我们讨论了DM的超对称模型的重要方面，以及这些如何有助于开发更完整的SDMM。
2017-02-25 hep-ex hep-ph
Gamma-ray line constraints on Coy Dark Matter
Coy暗物质是一种有效的方案，其中候选的费米子暗物质通过赝标介质与标准模型费米子相互作用。这种简单的设置避免了直接探测实验以自然的方式所带来的强烈约束，并解释了在观测到的暗物质遗迹丰度之上，最近在银河系中心探测到的空间扩展的伽马射线过剩。在这封信中，我们研究的现象coy暗物质占一个新的签名的模型：双光子湮灭信号诱导的标准模型费米子在环路水平。通过挑战的模型与观测的球状矮卫星星系和费米LAT实验获得的伽马射线线搜索的结果，我们评估其兼容性与测得的暗物质遗迹丰度和银河系中心过剩。我们表明，尽管伽马射线线约束排除了所考虑的参数空间的一个重要部分，连接到所观察到的银河系中心过剩的区域仍然是目前可行的。尽管如此，我们发现下一代实验，如DAMPE，HERD和GAMMA-400有可能彻底探测这种难以捉摸的情况。
2017-02-16 astro-ph.HE hep-ph
Simplified TeV leptophilic dark matter in light of DAMPE data
利用一个简化的框架，我们试图解释最近的DAMPE宇宙$e^+ + e^-$通量过剩的轻子狄拉克费米子暗物质（LDM）。讨论了连接LDM和标准模型粒子的标量（$Φ_0$）和矢量（$Φ_1$）介体场。在DM遗迹密度、γ射线、宇宙射线和宇宙微波背景辐射（CMB）的约束下，我们发现，当DM质量约为1.5 TeV时，耦合$P \otimes S$、$P \otimes P$、$V \otimes A$和$V \otimes V$可以产生合适的$e^+ + e^-$通量，并具有自然的热湮灭截面$<σv> \sim 3 \times 10^{-26} cm^3/s$.其中，$V \otimes V$耦合受到PandaX-II数据的严格约束（尽管LDM-核散射出现在单圈水平），并且幸存的样品出现在共振区域$m_{Φ_1} \simeq 2m_χ$。我们还研究了相关的对撞机特征，如双轻子产生$pp \to Φ_1 \to \ell^+\ell^-$和μ子$g-2$异常。最后，我们提出了一个可能的$U(1)_X$实现这种轻子暗物质。
2018-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Determining Dark Matter properties with a XENONnT/LZ signal and LHC-Run3 mono-jet searches
我们开发了一种方法来预测的结果，大型强子对撞机运行3的基础上假设检测$\mathcal{O}(100)$信号事件在XENONNT。我们的方法依赖于一个系统的分类可重正化的单介质模型的暗物质夸克相互作用，是有效的自旋小于或等于一个暗物质候选人。应用我们的方法模拟数据，我们发现，在年底的大型强子对撞机运行3只有两个相互排斥的情况下，将是兼容的$\mathcal{O}(100)$信号事件在XENONNT的检测。在第一种情况下，信号事件的能量分布是无特征的，就像典型的自旋无关相互作用一样。在这种情况下，如果在大型强子对撞机上探测到单喷流信号，那么暗物质必须具有1/2的自旋，并通过独特的速度依赖算子与核子相互作用。如果没有检测到单喷流信号，则暗物质通过典型的自旋无关相互作用与核子相互作用。在第二种情况下，信号事件的光谱分布在非零反冲能量处呈现出凸起。在第二种情况下，单喷流信号可以在大型强子对撞机运行3检测到，暗物质必须具有1/2的自旋，并通过一个独特的动量相关算子与核子相互作用。因此，我们得出结论，在XENONNT观测到$\mathcal{O}(100)$信号事件，再加上在LHC运行3检测到或没有检测到单喷流信号，将显着缩小可能的暗物质-核子相互作用的范围。正如我们上面所说，它还可以提供关于暗物质粒子自旋的关键信息。
2018-03-21 astro-ph.CO hep-ph
