Heavy right-handed neutrino dark matter and PeV neutrinos at IceCube
我们讨论了一个简单的非超对称模型的基础上的电弱规范群$SU(2)_L\times SU(2)^\prime\times U(1)_{B-L}$最轻的右手中微子，这是轻子的$SU(2)_L\times SU(2)^\prime\times U(1)_{B-L}$的双峰的一部分，发挥作用的长期不稳定的暗物质的质量在多PeV的范围。我们使用共振$s$通道湮灭来获得正确的热遗迹密度，并放松暗物质质量的么正性约束。在这个模型中，存在一个产生τ轻子和中微子的三体暗物质衰变模式，这可能是冰立方实验中观察到的PeV级联事件的来源。该模型可以在未来的数据中用更精确的最高能量中微子事件的味道信息进行测试。
2016-08-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Thermal Relic Dark Matter Beyond the Unitarity Limit
我们讨论了一个简单的热遗迹暗物质模型，它的质量可以远远大于所谓的点状粒子暗物质质量的么正性极限。该模型由新的强动力学与一种味道的费米子的基本表示，这是比新的强动力学的动力学尺度重得多。暗物质被认为是新动力学中最轻的重子强子。当重子强子具有大半径时，它们湮灭为新强动力学的介子强子。因此，热遗迹暗物质的质量在PeV范围是可能的。
2016-06-01 hep-ph
Thermal Dark Matter From A Highly Decoupled Sector
最近的研究表明，如果暗物质与一个与标准模型高度解耦的扇区处于热平衡状态，那么即使暗物质重至1-100 PeV，它也可以以可接受的残余丰度冻结出来。在这种情况下，暗区和可见区都是在膨胀后填充的，但具有独立的温度。暗区中最轻的粒子通常寿命很长，并且可以支配宇宙的能量密度。在衰变时，这些粒子可以显著地重新加热可见部分，稀释暗物质的丰度，从而允许比传统WIMP重得多的暗物质粒子。在本文中，我们提出了一个系统的和教学的治疗宇宙学的历史，在这一类的模型，强调最简单的情况下，一个暗物质候选人湮灭成隐藏的部门粒子，然后通过矢量，希格斯，或轻子门户网站衰减成可见物质。在每一种情况下，我们发现足够的参数空间，非常重的暗物质粒子可以提供一个可接受的热遗迹丰度。我们还讨论了具有这些动态的模型可能的扩展。
2016-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Requirements to Detect the Monoenergetic Photon Signature of Thermal Cold Dark Matter in PeV-Scale Split Supersymmetry
具有PeV尺度标量质量的分裂超对称性方案规避了对超对称性的许多限制，这些限制来自对CP破坏、改变味道的中性流和希格斯玻色子质量的实验限制。我们考虑的情况下，LSP是一个威诺或希格斯诺和大部分的冷暗物质遗物密度是热起源，在这种情况下，它的质量被指定为2.3 TeV的威诺或1.1 TeV的希格斯诺。我们研究了间接探测的潜力，目前和未来的伽马射线望远镜，单能光子线，将导致这些粒子附近的银河系中心的湮灭。我们展示了如何检测的可能性取决于银河系暗物质晕轮廓的精确形式，并检查伽马射线探测器需要什么性能属性，以注册一个5西格玛的发现。
2005-03-24 hep-ph
Supergravity Model of Inflation and Explaining IceCube HESE Data via PeV Dark Matter Decay
通过选取合适的无标度Kähler势、超势和规范动力学函数，利用MSSM场和隐扇形Polonyi场，构造了暴胀和PeV暗物质的统一模型.该模型与宇宙微波背景辐射的观测结果相一致，并能解释在冰立方HESE观测到的PeV中微子流。当$F$项在暴胀过程中处于次优势时，由$D$项SUGRA势得到了类Starobinsky的Higgs-sneutrino平台暴胀.为了得到PeV的暗物质，通过Polonyi场实现了PeV尺度的超对称破缺。这将根据模型的参数在GUT尺度下设置软超对称破坏参数$m_0, m_{1/2}, A_0 $的尺度。通过运行RGE得到了低能粒子谱。我们证明了在这个模型中可以得到$\sim$ 125 GeV的希格斯粒子和规范耦合统一。$6$ PeV双星型暗物质是遗迹密度的次优势部分（$\sim 11\%$），通过适当选择$R$ -宇称违反算子的耦合，其衰变给出了在IceCube观测到的PeV尺度中微子通量。我们还发现，在产生正确的CMB功率谱振幅时，标量场参数$(γ, β)$和耦合$ζ$值存在简并。然而，参数$\tan(β)=1.8$的值，这是严格固定的PeV尺度超对称性破坏的要求，消除了标量场参数的值的简并性，以提供一个独特的解决方案的通货膨胀。通过这种方式，它在同一框架内解释了暗物质、PeV中微子和暴胀。
2020-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
KM3-230213A and IceCube Neutrino Events from Metastable Dark Matter of Primordial Black Hole Origin
Pandit Deendayal Energy University (PDEU)（潘迪特·迪恩达达尔能源大学）
研究探讨了KM3-230213A及IceCube高能中微子事件可能源自原初黑洞蒸发产生的超重暗物质衰变，通过约束原初黑洞丰度参数β，发现PeV-EeV范围的暗物质质量可解释这些事件并符合残留暗物质约束。
2026-05-13 astro-ph.CO hep-ph
Naturally resonant two-mediator model of self-interacting dark matter with decoupled relic abundance
Institute of Space Systems, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心空间系统研究所）
该研究提出最小热机制，引入两个媒介子解决暗物质遗迹丰度与自相互作用矛盾。通过数值分析确定可行区域，给出具体基准模型预测结果。还展示了规范理论实现相关关系及暗示暗物质统一起源，为暗物质研究提供新模型和预测。
2026-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Galactic PeV neutrinos from dark matter annihilation
冰立方中微子天文台观测到了超过预期的大气中微子背景的高能中微子。考虑这样的事件正在探索标准模型之外的物理学的可能性是有趣的。在这种情况下，$\mathcal{O}$（PeV）的暗物质粒子衰变为中微子已被认为是暗物质湮灭已被解雇调用作为一个限制因素的么正性约束。然而，后一种说法忽略了暗物质子结构的贡献，对于PeV冷暗物质，它将向下延伸到自由流动质量$\mathcal{O}$（$10^{-18}$ M $_\odot$）。由于么正性约束在低速时不那么严格，（$σ_{\rm ann}$ v）$\leq4π/m_χ^2v$，那么，这些冷而致密的暗晕可能会对暗物质诱导的中微子通量起主导作用，并很容易解释冰立方观测到的事件。一个Sommerdos增强的暗物质模型自然可以支持这种情况。有趣的是，这些事件的空间分布显示了暗物质解释中预期的特征。虽然没有结论，但37个事件中有9个似乎聚集在银河系中心附近的区域，而其他6个在空间上与26个银河系卫星中的5个重合，在报告的角度误差范围内。然而，后者偶然发生的概率的简单估计是$\sim35\%$。需要更多的事件来统计检验这一假设。PeV暗物质粒子的质量足够大，它们作为标准热遗迹的丰度将使宇宙过于接近。这个问题可以在另一种情况下解决，例如，如果新的大质量不稳定粒子的衰变产生显著的熵，将宇宙重新加热到略低于冻结温度的温度，$T_{\rm RH} \lesssi…
2014-06-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Direct Detection of Boosted Dark Matter at High Energies and PeV events at IceCube
我们研究了直接通过一个小的，但充满活力的组件，允许在当今的限制检测暗物质的可能性。密切的事实，即中性电流中微子核子相互作用是不可区分的DM核子相互作用在低能量下，我们将这一功能扩展到高能量的一个小的，非热的，但高能量的人口DM粒子$χ$，通过一个显着更大的质量和寿命长的非热遗迹$ϕ$，形成了大部分的DM衰变创建。如果$χ$与核子相互作用，它的截面，像中微子-核相干截面一样，可以随着能量急剧上升，导致深度非弹性散射，类似于高能时的中性流中微子-核子相互作用。因此，它的直接检测可能通过级联在非常大的中微子探测器。作为一个具体的例子，我们应用这个概念，最近报道的三个超高能量PeV级联事件聚集在$1-2$ PeV在冰立方（IC）。我们讨论的功能，这可能有助于区分这种情况下，只有天体物理中微子构成的事件样本，如IC探测器。
2015-03-14 astro-ph.HE hep-ph
The Inflaton Portal to a Highly decoupled EeV Dark Matter Particle
我们探讨的可能性，暗物质遗迹丰度产生的背景下，暴胀子是唯一的调解人之间的可见和隐藏的部门，我们的宇宙。由于暴胀子场的质量相对较大，这样的入口导致暗区和可见区之间的相互作用非常微弱，这表明暗区不能与可见区达到任何热平衡。在暴胀子的衰变填充了这两个扇区之后，一个重的暗物质粒子在暗扇区内热扩散。随后，一个较轻的暗粒子，其衰变宽度被暴胀子传播子自然抑制，在支配宇宙的能量密度后衰变到可见光区。这一过程通过在可见光区注入熵来稀释暗物质残余物的密度。我们表明，膨胀质量的$\mathcal{O}(10^{13})$ GeV与耦合的顺序一是完全兼容的暗物质遗迹丰度$Ωh^2\sim 0.1$。作为该模型的一个一般特征，熵稀释机制伴随着早期物质支配的时期，这修改了容纳普朗克数据所需的暴胀e倍的数量。此外，暴胀子与暗区和可见区的耦合会对暴胀势能产生环路贡献，这可能会破坏暴胀轨迹的稳定。考虑到所有这些互补的约束，我们表明，在一个平台的通货膨胀的情况下，如$α$吸引模型，暴胀可以构成一个可行的调解人之间的可见部门和$\sim 10$ EeV的暗物质候选人。此外，我们表明，改进后的张量标量比和光谱指数的约束可能会排除这种暗物质的情况下，在未来。
2019-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
IceCube Events from Heavy DM decays through the Right-handed Neutrino Portal
最近观测到的冰立方PeV事件可能是由于重暗物质（DM）衰变。本文提出了一个具有额外$U(1)_X$规范对称性的简单DM模型，并通过重右手中微子将其与标准模型粒子桥接。质量约为5 PeV的狄拉克费米子DM $χ$主要衰变为暗Higgs（$ϕ$）、SM Higgs（$h$）和中微子（$ν$）。如果$χ$的寿命为~O（$10^{28}$）sec，则所得中微子通量可以一致地拟合数据。例如，在我们的模型中，来自$χ\rightarrow ϕh ν$的中微子通量比来自$χ\rightarrow νh$的中微子通量要软。我们还讨论了一种可能的机制，以产生DM与正确的遗物丰度。
2015-10-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutralino Dark Matter in Scenarios with Early Matter Domination
我们调查的生产中性伴暗物质在宇宙学的情况下，具有早期的物质占主导地位的时代结束在一个相对较低的再加热温度。在这种情况下，不同的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的生产机制，除了充分研究的热生产，可能是重要的。这开辟了新的参数空间区域，最轻的中性伴子，作为最著名的超对称（SUSY）WIMP，获得所需的遗迹丰度。这些新的参数组中的许多也与来自对撞机以及直接和间接WIMP搜索的当前限制兼容。特别是，在标准宇宙学bino-like中性伴子，自然出现的最轻的中性伴子在许多模型中，可以有所需的遗物密度，只有在一些微调区域的参数空间，有效的湮灭截面增强的共同湮灭或$s-$通道极点。相反，如果宇宙的能量密度由长寿命的PeV尺度粒子（例如模场或Polonyi场）主导，则类比诺中性伴子可以在超对称参数空间的宽区域内获得所需的遗迹密度。我们确定了有趣的范围内的重长寿命粒子的质量和衰变特性，仔细治疗的热背景的温度的演变。
2018-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal cosmic neutrino background
我们指出，对于狄拉克中微子，除了标准的热宇宙中微子背景（C $ν$ B）外，还可能存在一个数密度相当的非热宇宙中微子背景。由于右手成分基本上与标准模型粒子的热浴解耦，具有非热分布的残余中微子可能直到今天还存在。非热背景（nt）的残余密度可以由通常的观测界限上的有效数量的无质量自由度$N_\mathrm{eff}$的约束，并可以大到$n_{ν_{\mathrm{nt}}}\lesssim 0.5\,n_γ$。特别地，在没有任何奇异态的情况下，$N_\mathrm{eff}$可以大于3.046。非热残余中微子对探测C $ν$ B有不可减少的贡献，因此，可能会在未来的实验中被发现，如PIMMY。我们还提出了一个混乱的通货膨胀的情况下，一个非热背景可以自然地产生的通货膨胀预热。因此，非热残余中微子可能构成了了解极早期宇宙的一个新窗口。
2016-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Towards the Final Word on Neutralino Dark Matter
我们提出了一个完整的唯象招股说明书热遗迹中性。包括索末菲增强遗迹丰度和晕湮灭计算，我们获得直接，间接和对撞机发现的前景与质量参数$M_1,M_2,|μ| < 4$ TeV的所有中性子，冻结了所观察到的暗物质丰度，标量超伙伴去耦。大部分遗留的中性伴子部分将通过氙1 T和LZ的直接探测实验以及CTA的间接探测来发现。我们强调指出，只要$M_{1,2} < 4$ TeV的能量足够大，下一代直接探测实验就能发现热遗迹希格斯玻色子。在100 TeV强子对撞机上的带电轨道补充了对遗迹酒鬼的间接搜索。热遗迹bino-winos仍然逃避所有计划的实验，包括消失的带电轨道搜索。然而，它们可以在100 TeV的对撞机上通过压缩电弱子搜索发现，完成对遗迹中性伴子表面的全面覆盖。
2015-10-12 hep-ph
Probing the Phenomenology of Dark Matter from Decoupled Freeze-Out
LAPTh, USMB, CNRS（LAPTh，萨瓦大学，法国国家科学研究中心）；Aix Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT（艾克斯马赛大学，土伦大学，法国国家科学研究中心）；Institute for Particle Physics Phenomenology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理系粒子物理现象学研究所）；Mathabhanga College, Cooch Behar Panchanan Barma University（科奇比哈尔潘查南巴尔马大学马塔班加学院）；Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, Mines Paris - PSL, Inria, CNRS, ENS- PSL, Sorbonne Université, PSL Research University（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎矿业学院-PSL，法国国家信息与自动化研究所，法国国家科学研究中心，巴黎文理研究大学）
研究标量和赝标量叠加的媒介子模型，通过解耦冻结机制产生暗物质，分析s波湮灭场景，计算 relic 密度并评估间接探测、CMB和BBN的实验约束。
2026-06-23 hep-ph
PeV scale Supersymmetry breaking and the IceCube neutrino flux
在冰立方观测到的极高能量中微子事件引起了天体物理学和粒子物理学领域的广泛关注。据推测，这些高能中微子可能来自纯粹的传统天体物理来源，或者来自超重（PeV尺度）暗物质（DM）粒子的晚期衰变。为了使衰变的DM成为冰立方高能中微子的主要来源，它需要DM与中微子的耦合值受到异常抑制。我们试图解释这种小的耦合的上下文中的$R$宇称守恒的最小超引力模型，右手中微子超场。在PeV尺度下的超伴子质量的主要假设以及比PeV尺度大不了多少的再加热温度下，我们在我们的模型中发现了几个自然数量级的“奇迹”，（i）引力子是通过冻结产生的，作为具有正确残余密度的DM候选者（ii）右手（RH）中微子只占很小的一部分（$10^{-6})$，宇宙的能量密度，但它的衰变寿命的引力子和中微子是这样的，它自然预测正确的数量级的冰立方中微子流量。RH超中微子的长寿命是由全局$R$对称性的存在所解释的，这种对称性只在超对称性破缺效应下才被破缺。我们的模型还预测了100 TeV的伽马射线的通量从衰减的RH sneutrino是在目前的观测约束。
2018-09-06 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Relic Neutralino Surface at a 100 TeV collider
我们映射的参数空间MSSM中性伴子暗物质冻结出所观察到的遗迹丰度，在所有的超伙伴，除了中性伴子和charginos去耦的限制。在这个空间的遗迹中性伴子，我们显示占主导地位的暗物质湮灭模式，质量分裂之间的电弱伴子，直接检测率，和碰撞截面。暗物质和次轻的中性和带电状态之间的质量差通常比电弱规范玻色子的质量小得多。有了这些小的质量差异，遗迹中性伴子表面是未来的100 TeV强子对撞机，它可以发现中性伴子间的质量分裂下降到1 GeV和热遗迹暗物质中性伴子质量高达1.5 TeV的光度与一些逆attobarns。这种覆盖率是对撞机能量增加的直接结果：在TeV范围内缺少横向动量的标准模型事件大多具有硬电弱辐射，与压缩电弱衰变中的软辐射不同。我们利用这种运动学功能，在最终状态，包括光子和轻子，量身定制的100 TeV的对撞机环境。
2015-03-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Kaniadakis entropy-based characterization of IceCube PeV neutrino signals
本研究基于Kaniadakis熵主导的FRW宇宙演化模型，在保留标准模型与暗物质四维Yukawa耦合的前提下，缓解了暗物质遗迹丰度限制与IceCube PeV中微子观测的矛盾，为相对论领域熵的推广及高能天体粒子物理研究提供新方向。
2023-09-27 gr-qc hep-ph physics.gen-ph
Heavy right-handed neutrino dark matter in left-right models
我们证明了在标准模型（SM）的一类非超对称左右扩展中，最轻的右手中微子（RHN）在TeV到PeV的宽质量范围内可以扮演宇宙中热暗物质（DM）的角色.我们的模型是基于规范群$SU(3)_c \times SU(2)_L\times SU(2)_R\times U(1)_{Y_L}\times U(1)_{Y_R}$，其中引入了一个沉重的副本的SM费米子和RHN DM的稳定性是保证自动$Z_2$对称性存在于轻子部门。在这样的模型中，活跃的中微子质量是通过II型跷跷板机制获得的。我们找到了一个下界的RHN DM质量的TeV从遗物密度的限制，以及一个酉上限的多TeV的PeV规模，取决于熵稀释因子。RHN DM可以通过$Z_2$对称性的软破缺而长寿命，并提供了在IceCube观察到的PeV中微子的衰变DM解释的具体例子。
2016-10-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Asymmetric Dark Matter in the Shear--dominated Universe
我们在假设宇宙各向异性膨胀的情况下，探讨了剪切主导宇宙中非对称暗物质的残余丰度。如果非对称暗物质粒子在剪切主导的年代中解耦，则修正后的膨胀率会对非对称暗物质粒子的残余密度产生影响。我们发现，粒子和反粒子的残余丰度增加。粒子和反粒子的丰度几乎是在相同的量为较大的值的剪切因子$x_e$，这使得间接检测不对称的暗物质。我们使用目前的暗物质密度的观测，找到在这个模型中的参数空间的约束。
2016-08-01 hep-ph
Filtered asymmetric dark matter during the Peccei-Quinn phase transition
在本文中，我们提出了一个泡沫过滤机制的非对称暗物质的情况下，在Peccei-Quinn（PQ）相变。基于一个QCD轴子模型，通过引入额外的手征中微子，我们证明了PQ相变在模型参数空间中可以是一级的，并且考虑到PQ对称性破缺尺度，该机制可以产生PeV尺度的重中微子作为暗物质的候选者.考虑CP破坏源，在相变过程中，通过区分中微子和反中微子的数密度，得到了暗物质残余丰度的观测值，从而使该方法适用于不同强度的一级相变.然后，我们计算有效耦合的QCD轴子解决强CP模型内的问题。我们还研究了由一级相变产生的引力波的能量密度谱，并表明这些信号可以被未来的地基探测器如爱因斯坦望远镜探测到。特别是，对于一个可见的重轴子模型的情况下，它表明，引力波可以探测DECIGO和BBO干涉仪。此外，我们讨论了暗物质-标准模型中微子湮灭过程作为PeV尺度中微子产生的来源。
2021-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Cannibal Dark Matter
在早期宇宙中，一个具有质量间隙的热解耦的隐藏粒子扇区通常会进入一个自相残杀的阶段。标准模型扇区的温度比隐藏扇区的温度低。我们提出了“同类相食”的暗物质框架，其中暗物质存在于一个同类相食的扇区中，其遗迹密度由2比2的湮灭决定。食人暗物质的可观测信号包括间接探测的加速率、新的相对论自由度和温暖的暗物质。
2016-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Comment on "keV Neutrino Dark Matter in a Fast Expanding Universe" by Biswas et al
Biswas等人发现，当宇宙的能量密度由非标准的额外成分$ϕ$主导时，暗物质粒子冻结的热残余密度可以被极大地抑制，该额外成分的能量密度红移比辐射快。在这里，我们表明，这一结果，这与以前的大量文献相矛盾，是不正确的：错误在于假设（去耦）额外的组件$ϕ$有助于熵自由度相关的暗物质冻结。如果是这样的话，就需要一种完全不同的方法来计算暗物质遗迹的丰度，结果会大不相同。
2018-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The impact of a strongly first-order phase transition on the abundance of thermal relics
我们研究了一个强烈的一阶电弱相变的热遗迹丰富的粒子物种，可以构成暗物质和去耦之前的相变发生的影响。我们定义了一个稀释因子引起的通用一阶相变，我们探索的最小超对称扩展的标准模型的参数空间，以确定哪些相变温度和稀释因子是相关的最轻的中性子作为暗物质候选人。然后，我们专注于一个特定的玩具模型设置，可以引起强烈的一阶电弱相变，并进行详细的计算稀释因子和过渡温度，比较我们的研究结果，实际中性伴子暗物质模型。典型的模型会产生过多的热遗迹密度，并可以挽救假设一个强烈的一阶电弱相变包括大质量（多TeV）的维诺或希格西诺类中性伴子，以及在更宽的质量范围内的比诺类中性伴子，质量低至400 GeV。如果大型强子对撞机的数据表明，推测的热中性伴子遗迹丰度大于冷暗物质密度，那么这种不匹配可能由电-弱尺度物理学来解释，在不久的将来，对撞机实验也将对其进行彻底的探索。
2009-11-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Anatomy of Diluted Dark Matter in the Minimal Left-Right Symmetric Model
本文在最小左右对称模型中系统研究长寿命粒子衰变稀释暗物质所导致的功率谱抑制约束，发现为符合暗物质遗迹丰度，左右对称破缺标度须高于PeV，而较重右手中微子作为稀释子时可接近电弱标度。
2023-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Relic density of wino-like dark matter in the MSSM
由于索末菲效应的影响，MSSM中TeV级类似维诺的中性伴子暗物质的遗迹密度可能会受到很大的修正。最近开发的框架，使我们能够计算在一般MSSM方案的Sommerdos增强的遗物密度，适当地处理混合状态和多个共湮灭通道，以及包括非对角贡献。使用这个框架，包括对壳单圈质量分裂和运行耦合，并考虑到最新的实验约束，我们进行了彻底的研究周围的区域参数空间的著名的pure-wino方案：即影响的sfermion质量是非去耦和允许不可忽略的希格斯诺或比诺组件中最轻的中性伴子。我们进一步进行调查的热修正的影响，并表明，这些可以安全地忽略不计。结果揭示了一些现象学上有趣的，但到目前为止尚未探索的领域，索末菲效应是相当大的。我们发现，特别是，遗迹密度可以同意与实验占主导地位的维诺中性伴子暗物质的质量范围从1.7到超过4 TeV。根据这些结果，应该重新审视间接探测类酒暗物质的界限。
2016-01-18 astro-ph.HE hep-ph
What KM3-230213A events may tell us about the neutrino mass and dark matter
在一般$U(1)$框架下，提出KM3NeT探测到的超高能中微子源于440 PeV衰变右手中微子暗物质，通过freeze-in机制描绘满足遗迹丰度与引力波探测的参数空间，提供可检验的新物理场景。
2025-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Leptoquarks and Real Singlets: A Richer Scalar Sector Behind the Origin of Dark Matter
我们研究$\mathcal{O}(1\mathrm{\,TeV})$标量细夸克作为标准模型和暗物质之间的门户网站的情况。我们假设暗物质是一个标量单线态$S$，它通过标量势中的项与标量轻夸克$Δ$和希格斯玻色子耦合。此外，轻子夸克被赋予与夸克和轻子的汤川耦合，这可能解决$B$介子衰变中的异常。我们认为$SS$湮灭截面估计的暗物质遗迹丰度和探索天体物理，对撞机和风味物理界之间的相互作用，这样的模型。在重暗物质窗口$m_S > m_Δ$中，轻夸克入口成为解释暗物质丰度的主要机制。我们发现，leptoquark汤川耦合，相关的夸克和轻子味物理，从暗物质现象学解耦。通过聚焦于单个轻夸克态的情形，我们发现只有当$Δ$和$S$的质量都比$\mathcal{O}(10\mathrm{\,TeV})$轻时，才能解释遗迹密度。
2021-07-06 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Sector Monopole Dark Matter with Matter Domination
重于$)$ TeV $O(10-100 $的残余暗物质的热冻结机制需要违反微扰么正性的截面。然而，从粒子物理学的角度来看，比这些尺度更重的暗物质的存在肯定是合理的，这表明需要一个非热宇宙学的历史来支持这样的理论。拓扑学上的暗物质就是一个很好的例子。在这里，隐藏的扇区暗物质可以通过描述在二阶相变中产生的缺陷的非平衡动力学的Kibble-Zurek机制大量产生。我们重新审视原来的拓扑暗物质的情况下，重点隐藏的部门磁单极子，并考虑更一般的宇宙历史。我们发现，一个大质量的顺序（$1-10^5$）PeV是通用的热历史考虑在这里，如果单极子是完全再现当前丰度的暗物质。特别是，在一个场景中，涉及早期时代的物质支配，的辐射数密度总是小于或等于在一个纯粹的辐射为主的等价提供了一定的条件，满足临界指数。这导致了在这样的宇宙学中，需要更大的质量来解释一个固定的遗迹丰度。
2020-08-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter Freeze-out During Matter Domination
University of Illinois at Chicago（芝加哥伊利诺伊大学）
本文研究了在非相对论性物质主导宇宙能量密度时的暗物质冻结场景，指出物质主导期的Hubble膨胀率差异及早期物质衰变对暗密度的稀释作用，导致重现观测遗迹密度所需的质量与耦合参数与辐射主导冻结显著不同。
2017-10-15 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal Dark Matter from Modified Early Matter Domination
在早期物质占主导地位的时期，热冻结或冻结可以产生正确的暗物质丰度为$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f} < 3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$。在标准的场景中，一个表现得像物质的单一场驱动了早期的物质主导时代。然而，在现实模型中，这个时期可能涉及一个以上的领域。在本文中，我们研究的影响，这种修改的生产暗物质在早期的物质统治。我们表明，即使是一个次主导的第二场，衰减速度远远快于主导的，可以大大提高宇宙的温度在早期的物质占主导地位的阶段。这反过来又影响了暗物质通过冻结/冻结的生产，并打开了允许的参数空间，朝向显着更大的暗物质质量。因此，人们可以轻松地获得正确的遗迹丰度PeV规模的暗物质的再加热温度在10 GeV或以下。
2018-12-26 astro-ph.CO 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
Possible origin of the KM3-230213A neutrino event from dark matter decay
本文提出KM3NeT的220 PeV中微子事件可能来自440 PeV重右手中微子暗物质衰变，并论证其可在3σ水平下同时满足伽马射线与IceCube限制。
2025-05-15 astro-ph.HE hep-ph
Multilepton signals of heavier electroweakinos at the LHC
作为最近的一篇论文的续集，我们研究了pMSSM的全电弱磁部门的现象学，而不调用特设的，但经常采用的假设，较重的解耦。我们确定了几个通用的模型，说明了较重的electroweakinos的重要性，并限制他们与大型强子对撞机$3l$ + ${E\!\!\!\!/_T}$的数据。的约束通常是强于去耦较重的electroweakinos表明，大型强子对撞机的数据已经敏感到他们的存在。我们还考虑了观测到的宇宙暗物质遗迹密度和精确测量的μ子异常磁矩的约束。使用这样得到的允许的参数空间，我们表明，除了传统的$3l$ + ${E\!\!\!\!/_T}$签名新的多轻子（$ml$）+ ${E\!\!\!\!/_T}$最终状态与$m > 3$，这是不可行的模型与较轻的电弱子，可以观察到下一个长期关闭的大型强子对撞机之前。
2018-03-28 hep-ph
Axion-like Dark Matter Mediators
在过去的几十年中，实验的进展显着限制了通过热冻结产生的标准电弱尺度WIMP，导致远离这个标准范式的转变。在这里，我们探讨了类轴子粒子（ALP）的可能性，近似U（1）的全球对称性的伪戈德斯通玻色子在高尺度$f_a$自发破缺，作为标准模型（SM）粒子和暗物质（DM）粒子之间的调解人。我们专注于的情况下，耦合太小，以允许DM生成通过冻结和DM是热解耦的SM粒子。然而，替代机制，如冻结和冻结从一个解耦的黑暗部门仍然可以重现所观察到的DM遗迹密度。在确定了这些方案的参数空间区域后，我们重新审视了来自电子束流实验、天体物理学和罕见的B和K衰变对ALP的实验约束。
2023-02-01 hep-ph
Massive Fermi Gas in the Expanding Universe
从平衡态谱出发，研究了三维均匀膨胀体积中解耦理想费米气体的行为。在气体是无质量和/或完全简并的情况下，气体的光谱可以通过有效温度和/或有效化学势来描述，这两者都随着体积膨胀而缩小。相比之下，如果有足够强的自相互作用，例如保持平衡分布，则解耦的大质量和非简并气体的光谱只能由有效温度来描述。假设永久平衡，我们研究一个去耦气体，这是相对论性的去耦，然后红移，直到它成为非相对论性。我们发现表达式的有效温度和有效的化学势，使我们能够计算最终的光谱任意初始条件。这种计算是通过费米-狄拉克积分的一种新的展开来实现的，对于我们的目的，这种展开优于著名的索末菲展开。我们还计算了相空间密度在膨胀下的行为，并将其与真实温度和真实化学势的情况进行了比较。利用我们的结果，简并的情况下，我们还获得了最近提出的非热宇宙中微子背景的平均遗迹速度。
2017-03-15 astro-ph.CO cond-mat.quant-gas hep-ph
Dilatonic Couplings and the Relic Abundance of Ultralight Dark Matter
本文研究伸缩子暗物质的耦合与初始条件对遗迹丰度的影响，发现需比现有等效原理和第五力约束更强地抑制耦合，并揭示非最小耦合及张标比相容性等新物理后果。
2024-06-10 hep-ph hep-th
UltraViolet Freeze-in
如果暗物质与可见光区热分离，那么观测到的遗迹密度可能通过暗物质的冻结产生来获得。通常在这样的模型中，假设暗物质通过微弱的可重整相互作用与热浴相连。在这里，相反，我们考虑的情况下，隐藏和可见的部门只通过不可重正化的运营商耦合。这可以说是暗物质冻结场景的一个更一般的实现，因为它不需要引入小型的可重正化耦合。我们检查冻结的一般方面，通过非renormalisable运营商在一些玩具模型和超越标准模型物理的背景下，提出了几个有动机的实现。具体地说，我们研究了与Peccei-Quinn机制和Z'门户相关的模型。
2015-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Evolution of Primordial Neutrino Helicities in Cosmic Gravitational Inhomogeneities
来自大爆炸的残余中微子主要在螺旋本征态中与热等离子体解耦。它们随后通过宇宙引力不均匀性的传播改变了狄拉克和马约拉纳中微子的螺旋度，从而提供了一个独立的宇宙演化探测器。我们在这里确定的概率，遗迹中微子翻转其螺旋度，在宇宙微波背景测量的密度不均匀性的频谱。我们发现，对于狄拉克中微子，如果中微子磁矩是标准模型中预测的量级，那么引力螺旋度的修改介于磁场的影响和如果磁矩是与XENON1T实验中看到的低能电子事件的过量相一致的尺度，那么引力螺旋度的修改就会产生更大的影响。我们给出简洁的推导，在广义相对论中，在膨胀的宇宙中，一个旋转的粒子对弱引力场的半经典响应，并估计由太阳的引力引起的太阳发射的中微子的螺旋度修改。
2021-10-28 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Dark Matter in an Evanescent Three-Brane Randall-Sundrum Scenario
Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universitat de València)（粒子物理研究所（西班牙国家研究委员会-瓦伦西亚大学））；Departament de Física Teòrica, Universitat de València（瓦伦西亚大学理论物理系）
本文提出了一种蒸发三膜朗纳-孙德姆情景，通过暗物质湮灭生成radions和gravitons，探讨其残余丰度机制，并讨论未来碰撞实验对膜数量的推断可能性。
2026-01-09 hep-ph
Thermodynamic Evolution of Secluded Vector Dark Matter: Conventional WIMPs and Nonconventional WIMPs
隐蔽的暗物质位于一个隐藏的扇区内，并自我湮灭为较轻的介质，随后衰变为标准模型（SM）粒子。取决于介质的耦合强度的SM，隐藏的部门可以从SM浴动力学解耦时，温度下降到低于介质的质量，和暗物质湮灭截面在冻结，因此可能会被推高以上的弱相互作用的大质量粒子的常规值。本文从第一性原理出发，采用最简单的隐矢量暗物质模型，对暗区的热力学演化进行了全面的研究。受银河系中心γ射线过剩观测的启发，我们以暗物质和介质的两个质量集$\sim{\cal O}(80\, \text{GeV})$为例来说明热力学。数值求解了隐区数密度和温度演化的耦合玻尔兹曼矩方程。这种形式可以很容易地推广到一般的隐蔽暗物质模型。我们发现，一个长寿命的调解人可以导致一个提升的暗物质湮灭截面占遗迹丰度。我们进一步显示的参数空间，它提供了一个很好的适合银河系中心多余的数据，是兼容的当前边界和LUX-ZEPLIN预计的灵敏度。我们发现，未来的观测矮球状星系提供了有前途的达到探测最遗迹允许的参数空间有关的增强暗物质湮灭截面。
2022-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in Dark Matter from a Minimal B-L Model and Possible Grand Unification
我们表明，一个最小的局部$B-L$对称性扩展的标准模型可以提供一个统一的中微子质量和暗物质的描述。在我们的模型中，$B-L$破缺是通过跷跷板机制决定中微子质量的，而$B-L$破缺希格斯场的实部（这里称为$σ$）在很宽的参数范围内扮演着冻结暗物质候选者的角色。由于$σ$ -粒子是不稳定的，为了使它有资格成为暗物质，它的寿命必须长于$10^{25}$秒，这意味着$B-L$规范耦合必须非常小。这反过来又意味着暗物质遗迹密度必须来自冻结机制。结合暗物质残余密度的暗物质寿命界限给出了$B-L$规范玻色子质量相对于暗物质质量的下限。我们指出参数域的暗物质质量可以在千电子伏到兆电子伏的范围内，以及在PeV范围。我们讨论的方法来测试这种情况下的一些参数范围在对撞机实验。最后，我们表明，如果不是$B-L$，我们认为额外的$U(1)$发电机是$-4I_{3R}+3(B-L)$，基本的唯象保持不变，并为一定的规范耦合范围内，该模型可以嵌入到一个五维$SO(10)$大统一理论。
2020-05-01 hep-ph
Cannibalism's lingering imprint on the matter power spectrum
早期的宇宙可能包含内部热化的暗区，这些暗区与标准模型脱钩。在这种情况下，由暗区中最轻的粒子组成的残余黑暗热浴，可以在大爆炸核合成之前引起早期物质统治的时代，这对最小的暗物质结构具有潜在的可观察影响。这种最轻的暗粒子可以很容易地和一般地具有改变数量的自相互作用，从而产生“食人”行为。我们认为宇宙学最初次占主导地位的食人族物种来暂时驱动宇宙的膨胀，我们提供了一个简单的地图之间的粒子性质的食人族物种和增强的暗物质扰动增长在这样的宇宙学的关键特征。我们进一步证明，食人族的自我相互作用可以确定小规模的截止在物质功率谱，即使食人族的自我相互作用冻结之前食人族的统治。
2022-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Axion-like particles as mediators for dark matter: beyond freeze-out
研究类轴子粒子作为标准模型与费米子暗物质介导者，在标准冻结-out失效时通过冻结-in或退耦冻结-out产生暗物质，改进玻尔兹曼方程求解并重新评估实验约束。
2024-01-05 hep-ph
Neutralino Dark Matter with Inert Higgsinos and Singlinos
我们讨论了中性伴子暗物质产生的超对称模型与额外的惰性希格斯玻色子和singlinos，其中惰性意味着他们的标量伙伴没有得到真空期望值。作为一个例子，我们考虑了E $_6$ SSM的扩展中性伴子部分，它预测了三个希格斯双态对家族，加上三个单态，加上一个$Z'$，以及它们的费米超伙伴。我们表明，该模型预测的两个家庭的惰性二重态希格斯和单线态提供了一个几乎解耦的中性伴子部门与自然光LSP可以占冷暗物质遗迹丰度独立于其余的模型，提供两个通常的希格斯二重态的比例满足tan β < 2。
2009-05-16 hep-ph
Imprints of MeV Scale Hidden Dark Sector at Planck Data
新的光种可以增加普朗克精确测量的宇宙微波背景下的有效相对论自由度（$N_{\rm eff}$）。在这项工作中，我们考虑了一个兆电子伏规模的热解耦非最小的暗部和研究的印记的暗部动态测量的$N_{\rm eff}$在CMB形成的时间。根据普朗克对$N_{\rm eff}$和暗物质遗迹密度的测量结果，我们预测了模型参数空间的允许区域。结果表明，在暗扇区粒子的非分级质谱的情况下，暗扇区动力学对$N_{\rm eff}$的影响是显著的。
2022-09-29 hep-ph
Self-Interacting Forbidden Dark Matter under a Cannibally Co-Decaying Phase
针对暗物质自相互作用不足问题，本文提出含不稳定类 Higgs 标量的矢量暗物质模型，利用同类相食共衰变阶段同时满足遗迹密度与小尺度结构约束。
2024-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
What would it take for dark matter to be literally warm?
McGill University（麦吉尔大学）
本文探讨暗物质要达到基准温暗物质的字面“温”条件需满足的三种可能性，指出这些条件依赖巧合，主张转向更优方法从海量数据中提取信息。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph
Visualizing Invisible Dark Matter Annihilation with the CMB and Matter Power Spectrum
我们研究了暗物质湮灭的宇宙学特征，其中暗物质湮灭为与标准模型解耦的暗辐射粒子。在简单的基准模型，我们认为在这里，这种无形的湮灭决定了遗迹丰富的DM通过黑暗的热冻结。我们证明了IAnDM可以通过可观察到的、新的相关签名来揭示自己：尺度依赖的$ΔN_\text{eff}$ DM剩余湮没导致的宇宙微波背景（CMB）谱中额外有效中微子的数量（μ s）增加，而声峰的相位相对于SM中微子的相位向相反的方向移动，类似于散射效应（流体状）热暗辐射;此外，IAnDM诱导修改的物质功率谱，类似于那些由于温暖的暗物质。目前的数据是敏感的IAnDM质量高达$\sim200$千电子伏，而未来的观测将提高这一范围，特别是如果后期DM湮灭截面是相对于标准的热值，这可以实现在各种情况下增强。这项工作也证明了一个新的可能性，实现热亚MeV DM与可观察到的信号。
2019-07-17 astro-ph.CO hep-ph
Gravity as a Portal to Reheating, Leptogenesis and Dark Matter
我们表明，一个最小的情况下，只利用引力子作为暴胀子，暗扇区和标准模型（SM）之间的中间信使，是能够产生$simultaneously$观测到的遗迹密度的暗物质（DM），重子不对称通过leptogenesis，以及足够热的热浴后，通货膨胀。我们假设暴胀子势的形式为$V(ϕ)\propto ϕ^k$，它在暴胀结束时的最小值附近。由于暴胀产生的过量引力波对暗辐射的限制，通过最小的引力相互作用再加热的可能性已经被排除了。因此，我们在几个方面扩展了最小模型：i）我们考虑了非最小引力耦合--这指向DM质量$M_{N_1} \simeq 2-10 $ PeV，右手中微子质量$M_{N_2} \simeq (5-20) \times 10^{11}$ GeV和$T_\text{rh} \lesssim 3 \times 10^5$ GeV的参数范围（对于$k \le 20$）; ii）当DM与SM有一个直接但很小的Yukawa耦合时，我们提出了IceCube观测到的PeV过量的解释;我们还提出了一种新的设想，即DM的引力产生是一个两步过程，首先通过产生两个标量，然后衰变到费米DM终态.在这种情况下，螺旋抑制的缺乏增强了DM和重子不对称性的产生，并允许一个很大的范围内的参数，包括暗物质质量低于兆电子伏的暗物质温暖可以观察到的宇宙21厘米线，即使引力相互作用是负责再加热。我们还表明，可检测的原始引力波…
2022-12-01 hep-ph
Neutrino Portal to FIMP Dark Matter with an Early Matter Era
我们研究了弱相互作用大质量粒子（FIMP）候选暗物质通过中微子入口的冻结产生。我们考虑一个隐藏的部门组成的费米子和一个复杂的标量，与最轻的一个被视为FIMP候选人。我们实施的I型跷跷板机制产生的质量的标准模型（SM）中微子和考虑三个重中微子，负责调解之间的相互作用的隐藏和SM部门。我们假设在暴胀和大爆炸核合成之间的一段时间内发生了早期物质主导时代（EMDE），使宇宙膨胀得比标准辐射主导时代更快。在这种情况下，隐藏和SM扇区很容易解耦，并且从遗迹密度约束需要FIMPs和SM粒子之间的更大耦合。在这种情况下，我们讨论了整个修改后的宇宙历史的暗物质的动力学，评估模型的相关约束，并讨论了EMDE的持续时间的暗物质生产的后果。最后，我们表明，如果重中微子是不是热浴的一部分，这种情况下成为可测试的，通过间接检测搜索。
2020-03-20 astro-ph.CO hep-ph
Secluded Dark Sector and Muon $(g-2)$ in the Light of Fast Expanding Universe
大爆炸核合成（BBN）之前的信息的缺乏使我们能够假设存在一个新的物种$ϕ$，其能量密度红移为$a^{-(4+n)}$，其中$n>0$和$a$是比例因子。这种非标准的宇宙学设置促进了一个更大的门户耦合$(ε)$之间的黑暗和可见部门，即使这两个部门是不是在热平衡。在这里，我们考虑了标准模型（SM）的$U(1)_{L_μ-L_τ}\otimes U(1)_X$规范扩展，并研究了热解耦暗扇区的宇宙学演化的不同阶段，如泄漏，冻结，再湮灭，以及在快速膨胀的存在下的晚期湮灭。由于$U(1)_X$和$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子之间的树级动力学混合，暗扇区与SM的$μ$和$τ$味轻子耦合。我们表明，在我们的情况下，它是有可能调和暗物质遗迹密度和μ子$(g-2)$异常。特别地，我们证明了对于$2\times 10^{-4} \lesssim ε\lesssim 10^{-3}$，$5.5{\rm MeV} \lesssim m_{Z^\prime} \lesssim 200{\rm MeV}$，$n=4$和$1{\rm TeV} \lesssim m_χ\lesssim 10{\rm TeV}$，暗物质的残余密度约束，μ子$(g-2)$异常的约束以及其他宇宙学和天体物理学的约束都是满足的.
2023-02-24 hep-ph
Searching for Dark Matter in the Galactic Halo with a Wide Field of View TeV Gamma-ray Observatory in the Southern Hemisphere
尽管越来越多的证据表明宇宙中存在暗物质（DM），但其基本性质仍然未知。我们目前的灵敏度估计，以检测DM粒子与未来的非常高的能量（$\gtrsim$ TeV）宽视场的伽玛射线天文台在南半球。这个天文台将搜寻星系晕中DM粒子湮灭或衰变产生的伽马射线。由于视野广阔，银河系中心和大部分星系晕都将以前所未有的灵敏度探测到质量范围为$\sim$ 500 GeV至$\sim$ 2 PeV的DM。这些结果，结合那些从其他现在和未来的伽马射线天文台，将可能探测热遗迹湮灭截面的弱相互作用大质量粒子的所有质量从$\sim$ 80 TeV到GeV的范围内的大多数湮灭通道。
2019-12-21 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Heavy Higgsino Dark Matter at the Scale of the Vanishing Higgs Quartic
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；University of Oxford（牛津大学）
本文提出重希格斯微子暗物质质量与消失的希格斯四次方耦合能标自然关联，通过玻尔兹曼抑制的冻结-进机制产生观测丰度，并受LZ及未来DARWIN/XLZD实验检验。
2026-09-25 astro-ph.CO hep-ph
