Positronium Portal into Hidden Sector: A new Experiment to Search for Mirror Dark Matter
对暗物质起源的理解对于宇宙学和粒子物理学具有重要意义。标准模型的几个有趣的扩展处理这个问题的解决方案激发了由SU（3）xSU（2）_LxU（1）_Y单态场组成的隐藏扇区的概念。在这些模型中，镜像物质模型无疑是最有趣的模型之一。该模型解释了弱相互作用中宇称破缺的起源，也可以解释宇宙的重子不对称性，并为解释暗物质提供了一个自然的基础。镜像物质可以通过光子-镜像光子混合（photon-mirror photon mixing，简称PHM）进入我们的世界。这种混合将导致正电子偶素（o-Ps）镜像正电子偶素振荡，其实验特征是o-Ps明显不可见的衰变。本文描述了用脉冲慢正电子束和大质量4 π BGO晶体量能器寻找真空中不可见的o-Ps ->衰变的实验。高效率的正电子标记系统、低热计能量阈值和高厄密性使混合强度的预期灵敏度达到10^-9左右，这比目前的大爆炸核合成极限低了一个数量级以上，并且处于一个理论和唯象学上都很感兴趣的参数空间区域。鉴于最近DAMA/LIBRA对年度调制信号的观测与镜像类型的暗物质解释一致，具有这种灵敏度的真空实验特别及时。
2010-07-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Searching for hidden mirror symmetries in CMB fluctuations from WMAP 7 year maps
我们寻找隐藏的镜像对称性在大的角度尺度在WMAP 7年的内部线性组合地图的CMB温度各向异性使用全球像素为基础的估计介绍了这一目标。两个不同的轴被发现的CMB强度模式是对称的（或反对称）在反射下相对于正交平面在99.84（99.96）% CL（置信水平），如果相比，在模拟中的任意轴没有对称的结果。我们已经验证了我们的结果是强大的银河掩模的引入。这些轴的方向分别接近CMB运动偶极和几乎垂直于黄道面。相反，如果将真实数据与随机生成最大镜像对称的平面的模拟数据进行比较，则置信度降至92.39（76.65）%。但是，当所讨论的效应转化为最大镜像（反）对称平面的法线与上述自然轴之间的异常对齐时。我们还介绍了上述估计在谐波域中的表示，确认在像素中得到的结果。对称性异常几乎完全是由于低多极，所以它可能有一个宇宙学甚至原始的起源。相反，反对称的一个主要是由于中间多极，这可能表明它的非基本性质。我们已经证明，这些异常是没有连接到WMAP观测的低方差的已知问题，我们已经检查，这些异常的轴对称部分是小的，所以轴不是对称的。
2012-08-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Mirror dark matter: Cosmology, galaxy structure and direct detection
容纳暗物质的一个简单方法是假设存在一个隐藏的扇区。也就是说，一组新的粒子和力主要通过引力与已知粒子相互作用。一般来说，这会导致大量的未知参数，然而，如果隐藏扇区是标准模型扇区的精确副本，则会出现增强的对称性。这种对称性可以解释为时空宇称，它将每个普通粒子（$e, \ ν, \ p, \ n, \ γ, ....)$）与一个镜像伙伴（$e', \ ν', \ p', \ n', \ γ', ...)$）联系起来。如果这种对称性是完全不破缺的，那么镜像粒子与它们的普通粒子对应物是简并的，并且它们之间的相互作用与控制普通粒子相互作用的动力学完全相同。唯一新的相互作用假设是光子镜像光子动力学混合，其强度$ε$，是唯一的新的基本（拉格朗日）参数相关的天体物理学和宇宙学。事实证明，这样一个理论，与适当选择的初始条件有效的非常早期的宇宙，可以提供一个充分的描述暗物质现象，只要$ε\sim 10^{-9}$。本文着重介绍了镜像暗物质理论在过去十年中的三个主要发展：早期宇宙学、星系结构和在直接探测实验中的应用。
2014-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Early Universe cosmology with mirror dark matter
镜像物质是一种稳定的自碰撞暗物质候选者。如果精确镜像宇称是自然界的守恒对称，那么宇宙中可能存在一个平行的隐藏（镜像）扇区，它具有与我们（可见）扇区相同的粒子和相同的物理定律。这两个扇区主要通过引力相互作用，因此镜像物质自然是“暗”的。本文简要回顾了镜像暗物质的宇宙学特征，如大爆炸核合成、原初结构的形成和演化、宇宙微波背景和大尺度结构功率谱，以及它与DAMA年度调制信号的光子-镜像-光子动力学混合解释的兼容性。总结目前的研究现状，并将理论结果与观测/实验进行比较，可以看出镜像物质不仅是一种可行的，而且是一种有前途的暗物质候选者。
2009-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter Antibaryons from a Supersymmetric Hidden Sector
暗物质和重子物质的宇宙学起源可以通过一个统一的机制来解释，即重子和反重子数被划分为可见扇区和GeV尺度的隐藏扇区，而宇宙保持净重子对称。“失踪”的反重子，以奇异的隐藏态的形式，是暗物质。我们研究模型的建立，宇宙学和现象学方面的超对称性的框架内，这种情况下，自然稳定的光隐藏部门和电弱质量尺度。暗物质在可见物质上的非弹性散射破坏了核子，而核子衰变搜索为直接探测隐藏的反重子暗物质海提供了一条新途径。
2012-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Constraining galactic structures of mirror dark matter
最简单的镜像扇区暗物质模型保持了精确的镜像对称性，但在镜像扇区中有一个重子丰度$Ω_{b'} = βΩ_b$和一个被抑制的温度$T' = x T$;因此它只依赖于两个参数，$β,x$。对于足够小的$x$，早期的宇宙学观测值可能不会限制镜像重子构成所有的暗物质，尽管它们有很强的自相互作用，这取决于隐藏扇区中结构形成的未知细节。在这里，我们通过模拟镜像结构的形成，利用宇宙学和天文学数据绘制出参数空间的允许区域来填补这个漏洞。我们发现，银河系盘的表面密度和隆起质量约束$Ω_{b'}\lesssim 0.3 Ω_{b}$在最高的$T'$允许的BBN和CMB（$T'=0.5 T$），或$Ω_{b'}\lesssim 0.8 Ω_{b}$在较低的值$T'$。我们还简要地讨论了实现必要的温度之间的不对称性SM和镜部门在我们的模型与完整的镜像对称性。
2020-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Direct detection experiments explained with mirror dark matter
最近，CDMS/Si实验在他们的暗物质搜索中观察到低能量过剩事件。根据这一新的结果，我们更新了方向探测实验的镜像暗物质解释。我们发现DAMA、CoGeNT、CRESST-Ⅱ和CDMS/Si数据都可以用晕$\sim Fe'$相互作用同时解释，只要$v_{rot} \approx 200$ km/s.其他参数空间也是可能的。即将进行的实验，包括CDMSlite，CDEX，COUPP，LUX，C-4，.在不久的将来，应该能够进一步仔细研究镜像暗物质和密切相关的隐藏部门模型。
2013-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Limits from the Funk Experiment on the Mixing Strength of Hidden-Photon Dark Matter in the Visible and Near-Ultraviolet Wavelength Range
我们目前的结果从FUNK实验在寻找隐藏的光子暗物质。在镜子表面附近，隐藏的光子可以转换为普通光子。这些光子垂直于表面发射，其能量等于隐藏的暗物质光子的质量。我们的实验装置由一个面积超过14 m $^2$的大型球面镜组成，该球面镜将发射的光子集中到其中心点。使用对可见光和近紫外光子敏感的探测器，我们可以排除在2.5至7 eV的质量范围内比$χ\approx 10^{-12}$更强的动力学混合耦合，假设隐藏的光子包括所有的暗物质。详细讨论了用于获得此限制的实验装置和分析。
2020-06-23 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Cosmology with Mirror Dark Matter
镜像物质是一种稳定的自碰撞暗物质候选者。如果宇称是自然界中一种守恒的不破缺对称性，那么宇宙中可能存在一个平行的隐藏（镜像）扇区，它由质量相同的粒子组成，并遵循与我们的（可见）扇区相同的物理定律，除了弱相互作用的相反手性。这两个扇区主要通过引力相互作用，因此镜像物质自然是“暗”的。本文综述了镜像暗物质的宇宙学特征，涉及早期宇宙热力学、大爆炸核合成、原初结构的形成与演化、宇宙微波背景和大尺度结构功率谱。除引力外，还考虑了光子与镜像光子的动力学混合对原初核合成的影响。总结目前的研究现状，并将理论结果与观测/实验进行比较，可以看出镜像物质不仅是一种可行的，而且是一种有前途的暗物质候选者。
2011-02-27 astro-ph.CO hep-ph
A Systematic Study of Hidden Sector Dark Matter: Application to the Gamma-Ray and Antiproton Excesses
在隐藏扇区模型中，暗物质并不直接耦合到标准模型的粒子内容，在直接检测实验中强烈抑制速率，同时仍然允许来自湮灭的大信号。在本文中，我们进行了广泛的研究隐藏的扇区暗物质，涵盖了广泛的暗物质自旋，介质自旋，相互作用图，和湮灭的最终状态，在每种情况下，确定是否湮灭是s波（从而使有效的湮灭在今天的宇宙）。然后，我们继续考虑各种门户的相互作用，使隐藏的部门湮灭产品衰减到标准模型。我们广泛地分类约束遗迹密度的要求和矮球状星系观测。在这种情况下，隐藏的部门是在早期宇宙的标准模型的平衡，我们把一个下限的门户耦合，以及对暗物质的弹性散射截面与原子核。我们应用我们的隐藏部门的结果，所观察到的银河系中心伽玛射线过剩和宇宙射线反质子过剩。我们发现，这两个过剩可以同时解释的各种隐藏的部门模型，没有任何张力与矮球状星系的观测约束。
2020-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Galactic structure explained with dissipative mirror dark matter
耗散的暗物质，如镜像暗物质和相关的隐藏扇区暗物质候选者，需要一个能量源来稳定螺旋星系中的暗物质晕。以前有人提出，超新星可能是这种能量的来源。最近，有人认为，这一机制可能解释两个星系的尺度关系推断，从观察螺旋星系。其中之一是，$ρ_0 r_0$是大致恒定的，另一个与银河光度$r_0$。[ $ρ_0$是暗物质的中心密度，$r_0$是核心半径。]在这里，我们推导出方程的加热晕通过超新星的能量，和冷却的晕通过热韧致辐射。这些方程的数值求解，以获得适当的螺旋星系的$ρ_0, \ r_0$参数的约束。这些约束与上述标度关系非常一致。
2013-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Waves from Mirror World
在本文中，我们考虑的性质，10所证实的LIGO合作引力波信号的黑洞合并。我们想解释电磁对应物的未观测和高于预期的这些事件的合并率，假设它们的源存在于隐藏的镜像宇宙中。镜像物质只通过引力与我们的世界相互作用，是暗物质的候选者，其密度可以超过普通物质密度的五倍。由于镜像世界被认为更冷，那里的恒星形成开始得更早，镜像黑洞有更多的时间来吸收质量，并在LIGO可到达的区域内创造更多的双星系统。总的来说，我们估计镜像世界中的黑洞合并速率相对于我们的世界放大了15倍，这与LIGO的观测结果是一致的。
2019-06-23 astro-ph.CO gr-qc
