Primordial black hole dark matter in the presence of p-wave WIMP annihilation
研究了由原初黑洞和自湮灭弱相互作用大质量粒子组成的混合暗物质方案中原初黑洞暗物质的允许丰度，该方案的湮灭截面与速度有关.我们首先简要地说明了速度抑制p波湮灭的情况下，WIMP暗物质晕轮廓的变化，与熟悉的s波湮灭的情况相比，然后讨论了PBH质量依赖的上限上允许的PBH暗物质丰度。WIMP可以吸积到PBH上，形成具有尖峰密度轮廓的超紧凑迷你晕。这样的尖峰在晕的中心区域被缓和，因为WIMP被湮灭掉，并且这种缓和对于较小的湮灭截面是不太有效的。速度抑制p波湮灭截面的WIMP核心密度变大，而核心半径变小比s波湮灭的情况。湮灭截面依赖于速度的变化横跨晕，除了WIMP密度剖面的变化，另一个有趣的功能是PBH质量依赖于绑定的PBH暗物质丰度。这是在鲜明的对比，S-波湮灭的情况下，PBH丰度绑定是独立的PBH质量。允许的PBH暗物质分数（相对于总的暗物质丰度）的顺序$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-7})(M_{\odot}/M_{PBH})^{(-6+2γ_{sp})/(3γ_{sp}+3)}$为热遗迹p波暗物质与质量$100$ GeV其中$γ_{sp}$是尖峰曲线的斜率指数，与$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-9})$为相应的热遗迹s波暗物质的情况进行比较。
2022-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Enhanced One-Loop Corrections to WIMP Annihilation and their Thermal Relic Density in the Coannihilation Region
我们考虑了由于初始态中光玻色子交换引起的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）共湮灭过程的量子修正（“索末菲修正”）。我们在单循环水平上工作，即我们假设这些校正可以微扰地处理。如果至少有一个质量接近最轻的WIMP的新粒子，这是一个暗物质候选者，那么共湮灭是很重要的。在这种情况下，初始状态下（相对较轻的）玻色子的交换可以改变湮灭粒子的身份。我们感兴趣的修正因式分解，在WIMP自湮没的情况下，前面处理，但它们可以混合不同的树级振幅。此外，即使外部粒子和环中粒子之间的质量分裂很小，也会显著改变相关的环功能。我们发现这些功能的精确解析表达式，并说明考虑的情况下，作为例子的wino或希格西诺类中性伴子的效果。
2013-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Interplay of super-WIMP and freeze-in production of dark matter
非热化的暗物质是宇宙学上有效的替代弱相互作用大质量粒子的范例。对于暗物质属于$Z_2$ -奇数扇区，其中还包含一个热化介质粒子，暗物质的产生一般通过冻结和superWIMP机制进行。我们强调它们之间的相互作用，并强调在对撞机的长寿粒子的连接。对于一个显式的例子，有色的t-通道介质模型，我们映射出整个可访问的参数空间，角落的界限从大型强子对撞机，大爆炸核合成和莱曼α森林观测，分别。我们讨论了HL-和HE-LHC的前景。
2018-12-12 astro-ph.CO 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
WIMP capture and annihilation in the Earth in effective theories
在暗物质-核子相互作用的非相对论有效理论中，计算了WIMP在地球中的俘获和湮灭率。忽略算子干扰，我认为所有的伽利略不变的相互作用算子，可以产生从交换的重粒子的自旋小于或等于1时，WIMP的自旋为0，1/2或1。我计算的位置和形状的预期共振的质量捕获率平面，并表明，铁是不是最重要的元素在捕获过程中，许多目前被忽视的相互作用运营商。我比较这些预测与最近的结果，地球WIMP分析冰立方在86弦配置和设置限制的所有isoscope和isovector耦合常数的有效理论的暗物质-核子相互作用。对于某些相互作用算子和暗物质粒子质量约为50 GeV，我发现，这些限制是强于我以前在冰立方在79弦配置进行的太阳WIMP搜索的分析中得出的。
2016-10-19 astro-ph.CO hep-ph
W-WIMP Annihilation as a Source of the Fermi Bubbles
费米伽马射线太空望远镜发现了两个发射伽马射线的气泡状结构，它们在银河系的两侧几乎对称地延伸，并且在形态上与银河系中心相连。排放的来源仍然不完全清楚。最近的研究表明，费米泡发射的光谱形状可以很好地描述为一个约为50 GeV的暗物质粒子湮灭为b \bar b，归一化对应的速度平均湮灭截面为< σ_b v > ~ 8 \times 10^{-27} cm ^3/s。我们研究了温伯格最近提出的最小隐藏扇区，并研究在多大程度上其弱相互作用大质量粒子（W-WIMPs）能够容纳所需的有效湮灭率到夸克和所观察到的遗物密度。
2013-08-27 astro-ph.CO hep-ph
Enhanced neutrino signals from dark matter annihilation in the Sun via metastable mediators
我们计算了太阳中隐蔽的暗物质湮灭产生的中微子信号。在这类模型中，暗物质首先湮灭为亚稳态介质，随后衰变为标准模型粒子。如果介质的寿命很长，它们将在衰变之前从致密的太阳核心传播出去。高能中微子在太阳中被吸收。在中微子直接在太阳中心产生的标准情况下，吸收与E > 100 GeV有关，导致超过E ~ 1 TeV的中微子光谱受到显著抑制。在与世隔绝的暗物质场景中，中微子信号被大大增强，因为中微子以较低的密度从核心注入。由于太阳密度随半径呈指数下降，亚稳态介质对中微子通量有显着影响，即使衰变长度与太阳半径相比很小。此外，由于中微子探测的截面随能量的增加而增加，中微子光谱高能区的增强将对整个事件发生率产生很大的影响。
2011-07-19 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal WIMP baryogenesis
我们提出了一种通过重粒子衰变产生的非热产生的WIMP的湮灭实现的WIMP重子化，这可以导致低的再加热温度。暗物质（DM）可以在长寿命重粒子衰变产生的再加热期间以非热的方式产生，并且随后甚至在热冻结之后再湮灭为较轻的粒子。DM的再湮灭提供了所观察到的重子不对称性以及DM的正确残余密度。我们调查如何wahout效应可以影响重子不对称性的产生，并研究一个模型抑制它们。在这种情况下，我们发现DM可以足够重，它的湮灭截面也可以比通常的热WIMP重子生成所采用的更大。
2018-06-25 astro-ph.CO hep-ph
Gamma-rays From Warm WIMP Dark Matter Annihilation
弱相互作用大质量粒子（WIMP）通常作为冷暗物质的候选者，然而当它以非热的方式产生时，它的行为就像温暖的暗物质。在本文中，我们研究的$γ$射线的性质，从湮灭的WIMP暗物质在我们自己的银河系晕的高分辨率$N$体模拟的银河系暗物质晕，假设不同的性质的WIMP。由于大的自由流长度在温暖的WIMP的情况下，暗物质晕的子结构内容是显着不同的冷WIMP对应物，导致不同的预测$γ$射线信号从暗物质湮灭。我们通过比较预测的$γ$ -射线信号从温暖的WIMP湮灭的冷WIMP来说明这些。显着的差异，从subhalo的天空图和两个WIMP模型之间的统计特性进行了演示。由于暖WIMP情景下非热产生机制的潜在增强截面，银河系中心可能是间接探测暖WIMP到矮星系的优先点，这可能不同于冷暗物质情景。作为一个具体的例子，我们考虑了超对称模型中的非热产生中性伴子，并讨论了用费米$γ$射线望远镜探测温WIMP的可能性。
2012-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Z' portal dark matter from post-inflationary reheating: WIMPs, FIMPs, and UFOs
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文研究了通过重$Z'$介质在后期膨胀再加热期产生暗物质的机制，发现UFO机制在特定参数范围内能有效产生冷暗物质。
2025-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos from WIMP annihilations
本文对太阳和地球内部WIMP湮灭产生的中微子流作了改进的分析。我们把中微子相互作用和振荡效应在一个一致的框架。我们的数值模拟是在基于事件的设置，这是有用的理论研究和创建中微子望远镜Monte Carlos。我们发现，μ子型中微子流的增强或抑制取决于占主导地位的WIMP湮灭通道。
2007-10-08 hep-ph
Potentially Large One-loop Corrections to WIMP Annihilation
我们计算了由于在初始状态下（规范或希格斯）玻色子$μ$与质量$ϕ$的交换引起的非相对论粒子$χ$湮灭的单圈修正。在极限$m_χ\gg μ$中，这导致湮没截面的“索末菲增强”。然而，这里我们感兴趣的是$μ\lsim m_χ$的情况，其中单循环校正表现良好，但仍然可以是相当大的。我们发现简单而准确的表达式从$S-$和$P-$波初始状态的湮灭，他们彼此不同，如果$μ\neq 0$。为了将我们的结果应用于弱相互作用大质量粒子（WIMPs）残余密度的计算，我们描述了如何计算修正后的截面的热平均值。我们应用这种形式主义的标量和狄拉克费米子单重WIMP，并表明，在前一种情况下的修正总是很小，但在后者可以很大。此外，在最小超对称标准模型中，如果最轻的中性伴子是强混合态，这些修正可以使中性伴子的残余密度降低1%以上。
2010-04-28 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter in the solar system II: WIMP annihilation rates in the Sun
我们计算了太阳中弱相互作用大质量粒子（WIMP）的湮灭率随其质量和弹性散射截面的变化。湮灭的副产品之一，μ子中微子，可能会被下一代中微子望远镜观测到。先前对湮灭率的估计假设来自银河系暗晕的任何WIMP被太阳核的弹性散射捕获，并在太阳中迅速达到热平衡。我们表明，太阳的光学深度WIMP和行星的引力都有助于降低湮灭率低于这些估计。虽然我们发现，即将到来的km^3级中微子望远镜对~100 GeV WIMP的灵敏度与之前的估计几乎没有变化，但这些实验对~10 TeV WIMP的灵敏度可能比标准计算所建议的要低一个数量级。湮灭率的新估计将指导未来的实验设计，并改善从中微子事件率到WIMP参数空间的映射。
2009-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Photon spectra from WIMP annihilation
如果目前宇宙中的暗物质湮灭为标准模型粒子，那么它必定对地球上探测到的宇宙射线的通量，特别是对观测到的伽马射线通量有贡献。这种贡献的大小取决于特定的暗物质候选者，但所产生的光子光谱的某些特征可以以一种相当独立于模型的方式进行分析。在这项工作中，我们提供了完整的光子谱来自WIMP湮灭到标准模型粒子-反粒子对得到广泛的蒙特卡罗模拟。我们目前的结果为每个人的湮没通道，并提供分析拟合公式为不同的光谱范围广泛的WIMP质量。
2010-10-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Fitting formulae for photon spectra from WIMP annihilation
不同的暗物质（DM）候选者湮灭成标准模型（SM）粒子可以通过它们对地球上测量的伽马射线通量的贡献来检测。这种贡献的大小取决于特定的DM候选者，但是可以以模型无关的方式分析所产生的光子光谱的某些印记。在这项工作中，我们提供了在广泛的WIMP质量范围内由WIMP湮没到夸克、轻子和规范玻色子通道中产生的光子谱的拟合公式。
2010-12-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Conversion-driven freeze-out: Dark matter genesis beyond the WIMP paradigm
我们考虑暗物质（DM）与标准模型（SM）的弱耦合，使得它的自湮灭截面远小于正则截面$\langleσv\rangle_{χχ} \ll 10^{-26}\mathrm{cm}^3/\mathrm{s}$。在这种情况下，DM自湮灭对于冻结出的动力学是可以忽略的，并且DM稀释仅由较重的伴随暗扇区粒子的有效湮灭驱动，只要DM保持与暗扇区的化学平衡。这种化学平衡是通过转换过程建立的，转换过程需要比湮灭小得多的耦合才能有效。DM与SM的化学解耦可以通过湮灭的冻结（类似于共湮灭情景）或转化过程的冻结（导致转化驱动的冻结）来启动。我们专注于后者，并讨论其独特的现象学。
2019-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino portals to MeV WIMPs with s-channel mediators
本研究构建了满足标准模型规范不变性的标量/费米子暗物质紫外完备模型，暗物质通过s道标量或赝标量媒介子湮灭为中微子且由轻子数对称性稳定，其参数空间可由在建中微子探测器与CMB-S4联合几乎完全探测，用于检验热退耦范式。
2025-03-24 hep-ph
On-Shell Mediators and Top-Charm Dark Matter Models for the Fermi-LAT Galactic Center Excess
费米大天区望远镜观测到的来自银河系中心的过量伽马射线被认为是暗物质湮灭的可能信号。最近，费米合作表明，系统误差扩大了这种过剩的光谱形状的范围。我们证明适合这个范围内（1）违反口味的湮灭顶粲对和（2）湮灭壳玻色子介质衰减到标准模型夸克在一个提升框架。湮灭40 - 100 GeV DM对自旋-1介质提供了一个很好的适合费米-LAT光谱与热遗物的归一化一致。顶魅模和湮灭到三个赝标量介质可以符合光谱形状，但通常需要非热湮灭截面。
2015-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma Rays from Near-Solar WIMP Annihilations
如果弱相互作用的大质量粒子（WIMP）构成了银河系的暗物质晕，那么高密度的这种粒子将存在于大质量天体（如太阳）附近。由此产生的湮灭被认为会产生中微子、伽马射线和其他衰变产物。如果这种湮灭有任何显著的部分发生在太阳之外，那么地球上的探测器就可以观测到伽马射线。本文描述了一个计算，以确定发生在太阳以外的太阳捕获的WIMP零日的分数。这一结果对实验搜索的影响进行了讨论。我们发现，探测近太阳WIMP湮灭γ射线的前景是很差的。
2001-03-26 hep-ph
Precise Relic WIMP Abundance and its Impact on Searches for Dark Matter Annihilation
如果暗物质（DM）是一种弱相互作用大质量粒子（WIMP），是早期宇宙的热遗迹，那么它的总自湮灭截面可以通过它现在的质量密度来揭示。一般的WIMP的正则热平均截面通常表示为3*10^-26 cm ^3 s ^-1，不确定性没有具体说明，并且被认为与WIMP的质量无关。最近对DM湮没产物的搜索已经达到了排除100%分支比的正则截面的灵敏度，以确定最终状态和小WIMP质量。最终目标是探测所有运动学上允许的最终状态作为质量的函数，如果所有状态都被充分排除，则为WIMP质量设置下限。由于最近在直接和间接搜索中对轻WIMP的暗示，探测低质量区域的动机进一步增强。我们重新审视了一个通用的WIMP的热遗迹丰度计算，并表明所需的截面可以精确计算。当质量低于10 GeV时，它随质量变化很大，在质量约为0.3 GeV时达到最大值5.2*10^-26 cm ^3 s ^-1，当质量高于10 GeV时，它为2.2*10^-26 cm ^3 s ^-1，质量依赖性很弱。这些结果，显着不同的典型值，并没有考虑到在搜索湮灭产品从通用WIMPs，有一个显着的影响，从费米-LAT和WMAP+ACT目前的限制的解释。
2012-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Looking for the WIMP Next Door
我们全面研究了一类最小隐藏扇区暗物质（DM）模型的实验约束和前景，突出了这些模型的宇宙学历史如何通知实验信号。我们研究简单的“隔离”模型，其中DM冻结成不稳定的暗介质状态，并考虑这个黑暗的部门，其中耦合的暗介质的SM足以保持两个部门在早期的热平衡宇宙历史最小。在动机良好的情况下，暗介质耦合到标准模型（SM）通过重正化的相互作用，热平衡的要求提供了一个最小的，紫外线不敏感，和预测宇宙学隐藏的部门暗物质。我们呼吁DM冻结出一个黑暗的辐射浴在热平衡与SM的WIMP隔壁，并证明，这样的WIMP隔壁的参数空间是明确定义的，有界的，在很大程度上潜在的访问。这个参数空间，以及相应的信号，取决于SM和暗介质之间的主导相互作用，我们建立了希格斯粒子和矢量门户相互作用。特别是，有一个宇宙学下限的门户耦合强度必要热化的两个部门在早期宇宙。我们确定这个热化地板作为平衡温度的函数的第一次。我们表明，直接检测实验目前正在探索这个宇宙学的下限在某些地区的参数空间，而间接检测信号和地面搜索的调解人进一步切入可行的参数空间。我们目前的直接检测和暗介质搜索的兴趣区域，包括动机的参数空间的直接检测亚GeV DM。
2017-12-11 hep-ph
Diffuse Gamma Rays from WIMP Decay and Annihilation
我讨论了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的衰变和湮灭对漫射伽马射线背景的贡献。首先回顾了WIMP的宇宙学丰度的计算，并指出它与WIMP湮灭成较轻粒子的截面简单相关。讨论了WIMP衰变产生的河外背景辐射。我展示了如何观测上限的DEBRA可以用来约束衰减到光子的WIMP的属性，我提出了额外的新的约束，湮灭截面的酉性强加在这样的粒子。然后，我讨论伽马射线湮灭的弱相互作用粒子在晕，球状体，和磁盘的我们的星系，以及那些从弱相互作用粒子湮灭在大麦云云。(To出现在The Gamma Ray Sky with Compton GRO and SIGMA，Proceedings of the School，Les Houches，France，January 25-February 4，1994中。
1994-04-29 astro-ph hep-ph
Radio constraints on Galactic WIMP dark matter
电子宇宙线群的同步辐射可以用来研究宇宙射线物理和无线电天空图上的WIMP暗物质印记。我们使用现有的无线电数据-从MHz到GHz -分析银河系WIMP湮灭的贡献，并对WIMP观测值施加限制：湮灭截面，通道和质量。根据湮灭通道，我们得到的竞争边界中获得的费米-LAT伽玛射线分析的矮卫星星系。
2013-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
GeV-Scale Thermal WIMPs: Not Even Slightly Dead
弱相互作用大质量粒子（WIMP）长期以来一直是暗物质候选者的主要类别之一。观测到的暗物质丰度可以通过早期宇宙中弱尺度暗物质湮灭的冻结而自然获得。这种“热WIMP”方案直接预测了可以在当今实验中测试的总湮灭截面。虽然暗物质的质量约束可以高达$m_χ\gtrsim100$ GeV的特定湮灭通道，总的截面的约束尚未确定。我们构造的第一个模型独立的限制WIMP的总湮灭截面，显示允许的组合的湮灭通道分支比大大削弱了灵敏度。对于s波$2\rightarrow2$湮灭到可见终态的热WIMP，我们发现暗物质质量仅为$m_χ\gtrsim20$ GeV。这是热遗迹WIMP质量的最强的基本上与模型无关的下限，与么正性界的质量上限（$m_χ\lesssim 100$ TeV）一起，它定义了我们所说的“WIMP窗口”。为了探索剩余的质量范围，我们概述了前进的道路。
2018-07-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Low mass stellar evolution with WIMP capture and annihilation
最近的研究表明，恒星核心的WIMP湮灭有可能对恒星的总能量产生做出重大贡献。我们报告的进展，在模拟的影响WIMP捕获和湮灭恒星结构和演化附近的超大质量黑洞，使用新的暗星代码。初步结果表明，低质量恒星受WIMP湮灭的影响最大，这可能对即将到来的观测计划产生影响。
2007-11-07 astro-ph hep-ph
SUSY Implications from WIMP Annihilation into Scalars at the Galactic Centre
最近在费米-LAT数据中观察到从银河系中心发出的伽马射线过量。这个信号可以被解释为来自WIMP湮灭，光谱很好地拟合了暗物质主要湮灭成底夸克或希格斯对。超对称模型提供了一个很好的动机框架，研究这些渠道中的信号的影响。对于中性伴子暗物质候选者来说，伽马射线的过剩不能轻易地被最小超对称模型所容纳，在任何情况下，它都需要调整到低于百分比水平才能解释观测到的希格斯质量。相反，我们很自然地被引导去考虑具有单重超场的次极小模型。这不仅允许实现底夸克对的湮灭通道，而且还提供了湮灭成希格斯赝标对的新可能性。我们表明，适合的伽玛射线过剩的希格斯赝标量通道可以一样好，湮灭成底夸克对。此外，在感兴趣的参数范围内，下一个最小的超对称模型解决了μ问题，可以解释125 GeV的希格斯质量与改进的自然性。我们还考虑了一个扩展，通过添加一个右手中微子超场的右手sneutrino作为一个暗物质的候选人。有趣的是，这允许湮灭成赝标量对，这也提供了一个很好的适合的伽马射线过剩。此外，在中性伴子LSP的情况下，超中微子NLSP的晚期衰变可以非热产生所观察到的遗迹丰度。最后，WIMP湮灭成标量对，使得探测到希格斯玻色子或赝标量衰变成两个光子的可能性成为可能，从而提供了模型的确凿信号。
2015-05-10 astro-ph.CO hep-ph
Secluded WIMPs, QED with massive photons, and the galactic center gamma-ray excess
我们提出了一个孤立的WIMP暗物质模型，该模型由中性费米子作为暗物质候选者和Proca-Wentzel（PW）场作为介质组成。在我们考虑的模型中，暗物质WIMP与标准模型（SM）粒子的相互作用仅通过~ MeV --多GeV质量粒子的PW场。相互作用通过U（1）'介体V_INF'与超荷玻色子B_μ的动力学混合耦合到SM。我们的模型与文献中其他类似模型的一个重要区别是没有额外的单重标量，因此质量为M^2_V的参数与自发对称性破缺无关。这个基于QED的模型也是可重正化的。介体的质量尺度和单重标量的缺失可以导致有趣的天体物理特征。主要的湮没通道是不同于那些通常认为在以前的工作。我们表明，银河系中心区域的GeV能量的伽马射线过剩，来自费米-LAT伽马射线太空望远镜的数据，可以归因于这种隐蔽的暗物质WIMP，给定的模型参数是一致的宇宙学暗物质密度。隐蔽的WIMP模型也与建议的DM对宇宙射线反质子通量贡献的上限相一致。
2015-10-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Secluded WIMP Dark Matter
我们考虑一个通用的机制，通过该机制热遗迹WIMP暗物质可以从标准模型解耦，即通过组合的WIMP湮灭亚稳态介质与随后的延迟衰减到标准模型状态。我们用WIMP通过亚稳玻色子或费米子与标准模型相连的明确例子来说明这一点。在所有的模型中，只要WIMP质量大于介质的质量，它就可以从标准模型中分离出来，因为它在原子核上的弹性散射截面非常小，而且直接对撞机产生的速率也非常小。相比之下，来自WIMP湮灭的间接特征与弱尺度截面一致，并提供了潜在的可观测γ射线信号。我们还指出，γ射线约束和风味物理学对隐蔽模型的MeV级变体施加了严格的限制，并确定了通过所有观测约束的有限类。
2007-11-30 hep-ph
Likely Dominance of WIMP Annihilation to Fermion Pair + W/Z
可以说，暗物质（DM）最受欢迎的候选者是一个巨大的、稳定的马约拉纳费米子。然而，湮灭的马约拉纳DM两个费米子具有螺旋抑制的s波速率。通过电弱（EW）和电磁（EM）韧致辐射规范玻色子的过程消除了这种s波抑制，并且很可能是规范单态Majorana DM湮灭的主导模式。考虑到它们与辐射W和Z规范玻色子的湮灭率增强，以及随后通过强子通道的主导W/Z衰变，马约拉纳DM倾向于产生比正电子更多的反质子。这一结果与观测结果形成对比，从而提出了一个挑战，马约拉纳DM模型的建设。
2013-08-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Exact Cross Sections for the Neutralino WIMP Pair-Annihilation
在最小超对称性的框架下，我们导出了最轻的中性伴子对湮灭成所有两体树能级末态的一整套精确的解析表达式。我们没有简化假设的中性伴子，也没有关于sfermion质量和混合比没有明确的CP-违反条款。这些表达式在计算中性伴子WIMP遗迹丰度时特别有用，而不需要通常的分波展开近似。
2002-05-08 hep-ph
Flavor sensitivity to theta_13 and the mass hierarchy for neutrinos from solar WIMP annihilation
本文讨论了高能第二共振和伴随的绝热-非绝热跃迁对中微子在太阳物质中传播的影响。对于WIMP湮灭中微子注入的能量在“甜区”之间的300 MeV和10 GeV的太阳的中心，一个显着的和揭示的依赖中微子质量等级和混合角θ_13下降到0.5度的味道比到达地球。此外，在甜区的风味比的放大允许更好地区分太阳暗物质的可能的湮灭模式。在对WIMP性质的温和假设下，估计在甜区需要200个中微子事件才能推断θ_13、质量等级和主导的WIMP湮灭模式。如果要进行测量，可能需要未来的大容量低能中微子探测器。
2010-02-12 hep-ph
Fitting the Galactic Center Gamma-Ray Excess with Cascade Annihilations
在银河系中心方向的扩展区域中，明显过量的伽马射线具有暗示暗物质湮灭的空间分布和振幅。如果这种过剩确实是由于暗物质湮灭，它将表明存在暗物质和一个额外的粒子超出了标准模型，介导暗物质和标准模型状态之间的相互作用。我们引入参考模型描述暗物质湮灭对这些新的介质，这从热湮灭截面的SM-介质耦合，很容易解释缺乏直接的检测信号。我们确定的参数区域，给出了很好的描述的伽马射线过剩的几个有动机的选择调解人耦合到SM。我们发现质量为7-26 GeV的费米子暗物质和暗矢量介质，或者10-50 GeV范围内的标量暗物质（希格斯门介质）或10-65 GeV范围内的标量暗物质（亲光介质）可以提供与直接湮灭的情况相比相当或改进的拟合。我们证明，这些模型可以很容易地满足所有的约束，从对撞机实验，直接检测，和宇宙学。
2014-10-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Leptophilic fermion WIMP ~ Role of future lepton colliders
在最小可重整化模型方案中实现了亲轻子弱相互作用大质量粒子（WIMP），其中具有轻子数的标量介质与标准模型（SM）轻子建立了WIMP相互作用.我们对SU（2）双态和单态介体的两种不同情况下的WIMP方案进行了全面的分析，考虑了目前所有相关的理论、宇宙学和实验限制。我们指出，在不久的将来轻子对撞机实验（ILC，FCC-ee，CEPC等）的单光子搜索。可以发挥重要的作用，探索尚未探索的参数范围所允许的WIMP遗物密度约束。这将补充在不久的将来强子对撞机实验（HL-LHC）的搜索前景。此外，我们讨论了组合模型的情况下，包括双重和单重介质。组合模型能够解释长期存在的μ介子（g-2）异常，这是一个额外的优势。我们表明，允许的区域异常μ介子（g-2）的解释，这已经更新了最近在费米国家加速器实验室，也可以探测在未来的对撞机，这将是一个同时认证的模型方案。
2021-08-06 hep-ph
WIMPs with Enhanced Annihilation from a Feebly Interacting Unstable Partner
University of Utah（犹他大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究提出WIMP与可衰变的重伙伴粒子耦合的扩展模型，通过求解玻尔兹曼方程发现伙伴粒子衰变可显著增强WIMP湮灭截面（最高达三个数量级），并可由间接探测实验检验，NMSSM可实现该情景。
2026-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
$B_s \to μ^+ μ^-$ and the upward-going muon flux from the WIMP annihilation in the sun or the earth
我们考虑了太阳和地球内核中由于WIMP湮灭而产生的上行μ子通量，包括$B_s \to μ^+ μ^-$衰变分支比的上界。我们发现，从$B_s \to μ^+ μ^-$的约束是非常强的，在大多数参数空间，并排除了超重力参数空间区域的预期上行μ子通量的预期范围内的AMANDA II。
2005-06-13 hep-ph
The EMU view of the Large Magellanic Cloud: Troubles for sub-TeV WIMPs
我们提出了一个无线电搜索的WIMP暗物质在大麦云（LMC）。我们利用最近从澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）的观测中获得的LMC的深度图像，并作为宇宙进化图（EMU）调查的一部分进行处理。大麦哲伦星系是一个非常有前途的目标，在射频的WIMP搜索，因为大的J因子和存在的一个重大磁场。我们没有发现任何证据所产生的发射从WIMP湮灭和严格的界限作为WIMP质量的函数，不同的湮灭通道的湮灭率。这项工作排除了质量低于480 GeV的热截面和湮灭成夸克。
2021-11-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Revisiting constraints on WIMPs around primordial black holes
虽然质量为$M_{\rm PBH} \gtrsim 10^{-11} \, M_\odot$的原始黑洞（PBH）不可能构成全部的暗物质，但即使是这些物体的一小部分的存在也会产生深远的天体物理学后果。一个次优势的PBH人口将有效地吸积暗物质粒子之前，物质辐射平等，引起高密度的暗物质尖峰。我们考虑暗物质主要由弱相互作用大质量粒子（WIMP）和来自PBH的小次主导贡献组成的情况，并使用各向同性伽马射线背景（IGRB）和宇宙微波背景（CMB）的观测重新审视了对WIMP在这些尖峰中湮灭的约束，对于WIMP质量，湮灭通道，截面，PBH质量函数我们发现，使用IGRB得到的约束已显着高估（在某些情况下，由许多数量级），并使用CMB的观测得到的限制通常是强于，或可比的，来自IGRB。重要的是，我们表明，$\sim \mathcal{O}(M_\odot)$ PBH仍然可以显着贡献的暗物质密度足够低的WIMP质量和p波湮灭截面。
2022-07-19 astro-ph.CO hep-ph
Resonant Annihilation of WIMP Dark Matter for Halo Gamma Ray Signal
Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校莱因韦伯理论物理研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), University of Tokyo（东京大学宇宙物质与粒子科学 Kavli 研究所（WPI））；Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory（欧内斯特·奥兰多·劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出通过共振湮灭机制解释银河晕伽马射线信号，结合模型无关分析和粒子物理模型，调和WIMP暗物质湮灭截面与观测数据之间的矛盾。
2025-12-01 astro-ph.HE hep-ph
CMB Constraints on WIMP Annihilation: Energy Absorption During the Recombination Epoch
我们详细计算了暗物质湮灭注入的能量在z ~ 1000处加热和电离光子-重子等离子体的速率，并为广泛的湮灭通道和DM质量的相关红移范围提供了精确的拟合函数。由此产生的扰动的电离历史可以约束的CMB温度和偏振角功率谱的测量。我们表明，模型，适合最近测量的过剩10-1000 GeV的电子和正电子宇宙射线已经接近95%的置信限从WMAP。最近发射的普朗克卫星将能够排除DM对这些过度的广泛解释。在暗物质的模型与索默托增强湮灭，其中sigma v上升与WIMP速度下降，直到某个饱和点，WMAP 5的约束意味着，增强必须接近地球附近的饱和。
2009-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrino signals from electroweak bremsstrahlung in solar WIMP annihilation
$W$和$Z$规范玻色子或光子的韧致辐射可能是一个重要的暗物质湮灭通道。在许多流行的模型中，一对轻费米子的湮灭是螺旋抑制，这些韧致辐射过程可以解除抑制，从而成为主要的湮灭通道。由此产生的暗物质湮灭产物中含有大量的高能中微子成分。我们考虑太阳WIMP湮灭的情况下，电弱韧致辐射占主导地位，并计算由此产生的中微子光谱。通量包括在$χχ\rightarrow \barννZ$和$χχ\rightarrow \barν\ell W$等过程中产生的初级中微子，以及通过规范玻色子和带电轻子衰变产生的次级中微子。在讨论了中微子在太阳中的传播和味道演化之后，我们考虑了在地球上进行中微子探测的前景。通过与$W^+W^-$湮灭信号的比较，我们表明韧致辐射湮灭通道的探测前景是有利的。
2012-10-19 hep-ph
Tracing Tau-Neutrinos from WIMP-Annihilation
弱相互作用大质量粒子（WIMP）在地球和太阳中的积累和湮灭可以通过由此产生的中微子信号来观察。我们表明，对于某些部分的超对称参数空间，目前和未来的中微子望远镜可以预期更高的事件率，由于τ中微子比由于μ子中微子的事件。我们展示了如何$ν_τ\leftrightarrowν_μ$振荡，并在太阳散射，吸收和再生的情况下，修改信号的期望。我们发现，大多数目前提出的中性伴子模型预测相等或增加的μ子通量，如果$ν_τ\leftrightarrowν_μ$振荡包括在内。
2001-05-10 hep-ph
Updated and Projected Cosmic Microwave Background Bounds on WIMP Annihilation
MIT（麻省理工学院）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
该研究更新了CMB对WIMP湮灭的约束，并预测未来巡天将通过结合低噪声卫星和高分辨率地面观测，将约束改进约60%。
2025-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Inverse Compton emission from heavy WIMP annihilations in the Galactic Centre
热遗迹WIMP仍然是暗物质性质的主要候选者，特别是对于重（$\gtrsim$ 1 TeV）WIMP的约束更差的情况。WIMP湮灭的最高通量预计在银河系中心（GC）的地区，目前和不久的将来，伽马射线观测站可以利用放置在WIMP范式的严格限制。人们经常注意到，伽马的湮灭通量将伴随着带电的次级粒子，这些次级粒子可以产生“延迟”的逆康普顿（IC）伽马射线发射，但在间接的暗物质搜索中，这一部分经常被忽略。本文研究了重WIMP湮没在GC中的特定条件下的逆康普顿辐射。使用该地区的磁场和辐射场的模型，并考虑到二次粒子的运输，我们发现，对于TeV WIMP的IC组件不能被忽略的GC中，产生的粒子冷却区域内，而不是传播到银河系。这种效应大大改变了预测的光谱形状，从而提高了重WIMP的检测前景。
2022-12-12 astro-ph.HE hep-ph
WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs
我们计算了当前和未来的宇宙微波背景（CMB）测量对质量低于电弱标度的湮灭暗物质（DM）的约束：m_{DM} = 5 - 100 GeV。特别是，我们把我们的注意力集中在这个质量范围的低端，作为DM粒子与质量m_{DM}~10 GeV最近已被声称是一致的CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果，同时也提供了可行的DM候选人来解释费米和WMAP雾的测量。（目的）研究CMB谱与粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型依赖性。我们试图找到一个简单而实用的配方，估计当前和未来的CMB边界上的广泛的一类DM湮灭模型。（结果）在所研究的DM质量范围内，DM湮没的CMB信号与DM晕的大尺度结构形成、分布和轮廓等宇宙学不确定性的细节无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以用一个参数来描述，即DM湮灭过程中中微子带走的能量比例。作为主要结果，我们提供了一个简单而通用的计算轻WIMP湮灭截面的CMB约束的拟合公式。我们表明，热遗迹DM在CoGeNT，DAMA青睐的质量范围是在一个严重的冲突与目前的CMB数据的湮灭通道与中微子很少，肯定会被普朗克任务测试的所有可能的DM湮灭通道。此外，我们的发现强烈反对这样一种说法，即能量为m_{DM}~10 GeV、能量为$~9 × 10 ^{-25} cm ^{3} s ^{-1}的热残余DM湮灭可能是费米和WMAP雾的原因。<sigma_av>
2011-09-29 astro-ph.CO hep-ph
A novel way of constraining WIMPs annihilations in the Sun: MeV neutrinos
积累在太阳中的暗物质粒子湮灭会产生高能中微子流，中微子望远镜和探测器探测的前景已经在文献中广泛讨论。然而，对于湮灭成标准模型粒子，也会有一个在MeV范围内的中微子通量，来自μ子和带正电的π子的静止衰变。这些低能中微子以前从未被考虑过，它们也为将太阳中的暗物质湮灭限制为e+e-、mu+mu-或轻夸克提供了可能性。在这里，我们进行了详细的分析，使用最近的超级神冈数据在几十兆电子伏的范围内设置限制的WIMP-核子散射截面为不同的湮灭通道和计算WIMP的蒸发率从太阳的散射截面的所有值在一个一致的方式。
2013-08-15 hep-ph
Gamma-ray Signals from Dark Matter Annihilation Via Charged Mediators
我们考虑一个简化的模型，其中马约拉纳费米子暗物质湮灭带电费米子通过交换带电介质。我们考虑了在最一般的情况下，由过程$XX \rightarrow \bar f f γ$，$γγ$和$γZ$产生的γ射线信号，包括非平凡的费米子质量和非平凡的左右混合以及带电介质的$CP$ -破坏相位。特别是，我们发现最一般的频谱内部韧致辐射，它插在制度之间占主导地位的虚拟内部韧致辐射和终态辐射。我们还研究了在比例$σ(γγ) / σ(γZ)$和螺旋度不对称的$XX \rightarrow γγ$过程中的变化，每个作为混合角和$CP$违反阶段的函数。作为一个应用，我们将这些结果应用到搜索一类MSSM模型。
2016-07-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Updated constraints on WIMP dark matter by radio observations of M31 -- all annihilation channels
本文利用M31的射电观测数据，以及对它的DM分布和其它性质的新研究，导出了湮灭WIMP参数的鲁棒约束条件。在2D银河系模型框架下，采用M31的GALPROP程序计算了DM湮灭辐射的特征。这使我们能够改进以前关于这个问题的研究中的各种不准确之处。除了$χχ\rightarrow γγ,ν\barν$之外，获得了所有可能的湮灭通道的DM约束。在频率范围$\approx$（0.1- 10）GHz内使用了各种各样的无线电数据。结果，在轻的初级湮灭产物$χχ\rightarrow τ^+τ^-,μ^+μ^-,gg,c\overline{c},u\overline{u},d\overline{d},s\overline{s},e^+e^-,b\overline{b}$（以及它们的任意组合）的情况下，比基准$\approx$（40- 70）GeV轻的热WIMP被排除在外。更重的WIMP，它可以湮灭为$W^+W^-,Z^0Z^0,t\overline{t},hh$，不能在热截面水平上探测，除非假设DM密度和磁场分布在M31中的乐观情况。总之，$m_x \gtrsim 40$ GeV代表热WIMP的基准通道独立质量极限，其全部不确定性范围估计为$\approx$（20- 90）GeV。所获得的排除是竞争力的那些从费米LAT观测的矮星和AMS-02测量的反质子。我们的限制显着限制的机会来解释的伽马射线…
2023-02-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Gamma-ray signal from Dark Matter Annihilation mediated by mixing scalar mediators
我们在这里提出了一个通用的暗物质简化模型的直接和间接的检测前景的研究，在该模型中，马约拉纳暗物质只与一个标准模型轻子和一对无色的混合标量介体相互作用。我们首先表明，混合角显着改变内韧致辐射的功能，以及流量比的$γγ$和$γZ$线信号。$CP$违反阶段将在$γγ$最终状态中引入偏振不对称性。然后，我们研究了直接检测前景，并讨论了这两种搜索策略的互补性。
2016-11-22 hep-ph
Constraints on WIMP and Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Annihilation from HESS Observations of the Galactic Center
本文从高能光谱系统（HESS）望远镜对银河系中心的观测出发，研究了弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质模型的约束条件。我们分析了正则WIMP湮灭为标准模型粒子的末态，包括b/b-bar，t/t-bar和W^+ W^-。湮灭到b/b-棒的限制在~3 TeV的热截面的数量级内，而τ ^+/τ ^-通道在热的~2倍内。我们还研究了索末菲增强的暗物质湮灭模型的约束条件，发现这里的伽马射线观测约束条件排除了所有与PAMELA和费米-LAT e^+/e^-谱的暗物质湮灭解释一致的参数空间，在特定类别的模型中，并强烈约束了其他类别的解释。在许多情况下，我们发现伽马射线的约束比当前遗迹密度、宇宙微波背景、晕的形状和自然度约束对这些模型的约束更大。
2012-01-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Halo-independent bounds on the non-relativistic effective theory of WIMP-nucleon scattering from direct detection and neutrino observations
我们结合实验的限制，从直接探测搜索和中微子望远镜寻找WIMP湮灭在太阳上的有效非相对论性哈密顿量，驱动散射过程的核的WIMP自旋1/2的28 WIMP质子和WIMP中子耦合的每一个上的晕独立的界限。该方法假设速度分布在太阳系尺度上是归一化的、均匀的，以及WIMP在太阳中的俘获和湮灭之间的平衡，并需要固定WIMP湮灭通道（我们假设$b\bar{b}$）。我们认为一个单一的非零耦合的时间，并发现，对于大多数的耦合的松弛度的晕独立的边界相比，通过假设标准的晕模型是有少数例外相对温和的低和高的WIMP质量制度，在那里它可以小到一个因素的$\simeq 2$，而在10 GeV和200 GeV之间的中间质量范围内，它可以与$\sim 10^3$一样大。这种一般模式的一个例外，与更温和的值的束缚弛豫，观察自旋相关的WIMP质子耦合的情况下，没有或相对较小的动量抑制，其中WIMP捕获强烈增强，因为它是由散射事件驱动关闭$^1H$，这是太阳中最丰富的目标。在这类算子中，对于仅由速度依赖项驱动的相互作用，松弛特别小，与直接检测相比，太阳捕获信号增强，这要归功于太阳内散射WIMP的最高速度，这是由于更大的引力加速度。
2023-03-07 astro-ph.CO hep-ph
Probing Bottom-flavored Scalar Dark Matters at Loop Level
本文考虑了底夸克味标量型暗物质模型中自旋无关的WIMP-核子散射截面的圈修正。我们关注两种情况：（a）以标量粒子为媒介的复标量暗物质;（b）以矢量玻色子为媒介的实标量暗物质。在这两种情况下，直接检测截面是自旋相关的或运动学禁止在树级。计算了由WIMP胶子有效算符、标量型WIMP夸克有效算符和扭曲2有效算符引起的修正。数值结果表明，在两种情况下，环诱导的自旋无关WIMP-核子散射截面都相当可观。
2020-11-27 hep-ph
Reconstructing WIMP properties through an interplay of signal measurements in direct detection, Fermi-LAT, and CTA searches for dark matter
我们研究了重建质量，散射，和湮灭截面的暗物质在新一代的大型地下探测器，氙-1 T，SuperCDMS和DarkSide-G2，结合扩散伽马辐射从费米-LAT观测46个本地螺旋矮星系和预计CTA的信号从银河系中心的灵敏度预计15年的数据的能力。为此，我们考虑了几个基准点跨越范围广泛的WIMP质量，不同的湮灭最终状态，和足够大的事件率，以保证在一个或多个实验中检测。如前所述，在100 GeV以下，原则上只有直接探测实验才能很好地重建WIMP质量。在还检测到费米-LAT处的信号的情况下，这可以额外地帮助限制σv和允许的衰变分支率。在大约100 GeV和几百GeV之间的中间范围内，直接和间接检测实验可以互补地使用，以改善各自的确定性，这在单个实验中充其量是相当差的，因此使得在这个质量范围内的WIMP重建非常具有挑战性。在大的WIMP质量，~1 TeV，CTA将有能力重建质量，湮灭截面，并允许衰变分支率非常好的精度为$τ^+τ^-$或纯轻子的最终状态，良好的$W^+W^-$的情况下，而$b\bar{b}$较差。通过减少系统不确定性、增加暴露量或通过在费米-LAT处进行额外的测量（这将有助于重建湮灭截面和允许的分支分数到不同的最终状态），可以潜在地实现实质性的改进。
2016-08-26 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos from WIMP annihilation in the Sun : Implications of a self-consistent model of the Milky Way's dark matter halo
WIMP与质子的自旋无关（SI）和自旋相关（SD）弹性散射截面的上限，由太阳中WIMP湮灭的中微子通量的超神冈（S-K）上限所施加，以及它们与WIMP参数空间的“DAMA兼容”区域的兼容性，在该区域内，DAMA/LIBRA实验与其他直接探测实验的零结果是兼容的，在银河系有限尺寸暗物质（DM）晕的自洽模型的框架内进行了研究，该模型的参数由银河系旋转曲线数据拟合确定。我们发现，作为WIMP质量的函数的WIMP-质子弹性截面上的S-K隐含上限对各种WIMP湮灭通道的分支分数施加严格的限制。对于SI相互作用，如果WIMP主要湮灭为$\bbarb$ \和/或$\cbarc$，则S-K上限与WIMP参数空间的DAMA兼容区域一致，如果WIMP湮灭为$\tautau$和$ν\anu$分别发生在大于约10%和0.1%的水平，则DAMA兼容区域的部分可以被排除。对于SD相互作用，对可能的湮灭通道的限制要严格得多，如果考虑中的相对低质量（$\sim$ 2 - 20 GeV）WIMP主要湮灭为$\bbarb$、\ $\cbarc$、\$\tautau$和$ν\anu$终态的任何混合，则基本上排除了WIMP参数空间的DAMA兼容区域。
2012-05-21 astro-ph.GA hep-ph
Conservative upper limits on WIMP annihilation cross section from Fermi-LAT $γ$-rays
用费米-LAT望远镜测量了高纬各向同性河外$γ$射线背景（EGB）的光谱。两个新的模型的EGB来自扣除未解决的点源和河外扩散过程，这可以解释从30%到70%的费米-LAT EGB。在假设这两个残留的EGB是完全由于暗物质（DM）粒子在星系晕的湮灭，我们得到$conservative$上限的湮灭截面\sigmav。严格的界限上可能索末菲增强的湮灭截面设置以及。最后，将{ \sigmav }成反比的WIMP速度，非常严重的限制，来自速度无关的部分的湮灭截面。
2011-12-18 astro-ph.HE hep-ph
