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
Is Dark Energy a Cosmic Casimir Effect?
未知的短距离效应抵消了零点能量的四次发散。如果这种重整化在最后一次相变后的早期宇宙中生效,并且只适用于波长(超过2 π)短于当时哈勃长度1/H的模,那么波长较长的模的零点能量可以近似地解释暗能量密度的当前值。该模型做出了两个预测。
2011-03-25 astro-ph.CO hep-ph
On the Relevance of Sharp Gamma-Ray Features for Indirect Dark Matter Searches
星系晕中暗物质粒子湮灭产生的伽马射线提供了一种间接探测暗物质的特别有希望的方法。在这里,我们证明了在接近暗物质粒子质量的能量处的明显光谱特征,这是大多数模型的通用预测,可以显着提高伽马射线望远镜对暗物质信号的灵敏度。我们推导出这些功能(包括传统上寻找线信号)的投影限制,并表明它们可以更有效地约束暗物质的性质比模型独立的宽光谱功能预期在较低的能量。
2011-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos at IceCube from Heavy Decaying Dark Matter
宇宙中微子光谱中的单色线将是暗物质的确凿证据。有趣的是,冰立方实验最近报告了两个PeV中微子事件,其能量可能与实验不确定性相等,并且其背景波动的概率估计小于1%。在这里,我们探讨这些事件的前景是从暗物质的单色线信号的第一个迹象。虽然可测量的湮灭签名似乎是不可能的,在这样的能量,我们讨论的暗物质量子数,有效的运营商,和寿命可能导致一个适当的信号从暗物质衰变。我们将表明,一套可能的衰变算子是相当有限的,并将重点放在几个可行的候选人,可以解释冰立方事件;违反R-宇称引力子,隐藏的扇区规范玻色子,在额外的维度和单态费米子。在基本上所有的情况下,我们发现,一个PeV中微子线信号从暗物质将伴随着一个潜在的可观察到的连续谱的中微子上升到较低的能量。
2013-06-14 astro-ph.HE hep-ph
Identification of the low energy excess in dark matter searches with crystal defects
在多个低阈值暗物质探测器中,已经观察到了1 keV以下的低能量下的未知来源的过量事件。取决于靶材料,这些能量下的核反冲事件可能导致晶格缺陷,在这种情况下,一部分真实反冲能量存储在缺陷中,而不是在声子检测器中观察到。如果缺陷产生的阈值是尖锐的,这种效应导致在所观察到的反冲光谱中的突出特征。在低能量下的电子反冲不会产生缺陷,因此在这种情况下,观察到的光谱中的特征是不期望的。我们建议利用金刚石尖锐的缺陷产生阈值来检验低能事件是否是由于核反冲。基于模拟数据,我们预计在观测光谱中的核反冲碰撞在钻石中仅用~0.1克天的暴露就可以看到。
2022-10-04 hep-ph
Atomic limits in the search for galactic dark matter
通过散射离开目标核直接搜索低质量暗物质粒子需要检测能量为~1 keV或更小的反冲原子。由这样的原子产生的电子激发的量相对于相同能量的反冲电子被淬灭。这种淬火的Lindhard模型,如最初制定的那样,在50多年后仍然广泛使用。目前的工作表明,对于非常小的能量,该模型的简化近似必须删除。直接检测实验的灵敏度的影响进行了讨论。
2014-12-09 astro-ph.IM hep-ph
Higgs Production in Association with a Dark-Z at Future Electron Positron Colliders
近年来,人们提出了许多关于新的正负电子对撞机的建议,如圆形正负电子对撞机、国际直线对撞机和未来的正负电子模式圆形对撞机。这些对撞机的主要动机是精确测量希格斯玻色子和寻找新的电弱态。因此,这些研究中的许多都集中在高于$h\,Z$阈值的能量上。然而,有人建议在较低的$WW$阈值和$Z$极能量下运行这些对撞机。在本文中,我们提出了一个新的搜索希格斯物理在较低的能量:$e^+e^-\rightarrow h\,Z_d$,其中$Z_d$是一个新的轻规范玻色子,如暗光子或暗- $Z$。这样的搜索可以在$WW$阈值下进行,即低于$h\,Z$阈值的能量,其中可以认真地搜索奇异的希格斯衰变。此外,由于未来的正负电子对撞机具有非常好的角度和能量分辨率,这些搜索将对低于1 GeV的$Z_d$质量敏感,这低于目前的直接LHC搜索。我们将表明,在$\sqrt{s}=160$ GeV与10 ab $^{-1}$,搜索$e^+e^-\rightarrow h\,Z_d$是敏感的$h-Z-Z_d$耦合的$δ\sim 8\times 10^{-3}$和横截面的$\sim 1-2$ ab的$Z_d$质量低于1 GeV。在$\sqrt{s}=240$ GeV下,用5 ab $^{-1}$得到了相似的结果.
2020-12-24 hep-ph
Using Secondary Tau Neutrinos to Probe Heavy Dark Matter Decays in Earth
暗物质粒子可以被天体引力捕获,激发了对局部湮灭或衰变的搜索。如果中微子是衰变产物之一,那么冰立方和其他中微子观测站就可以检测到它们。我们调查这种情况下的暗物质粒子以上$m_χ \gtrsim$ PeV产生tau中微子信号,使用更新的暗物质捕获和热化模型。在这些能量下,τ中微子的再生是通过地球传播过程中的一个重要效应,允许在远大于一个相互作用长度的距离上进行探测。我们展示了如何大的能量损失的τ轻子以上$\sim$ PeV驱动范围广泛的初始能量相同的最终能谱的“二次”τ中微子在检测器,我们提供了一个解析近似的数值结果。这种效应使实验能够约束衰变发生在非常高的能量,我们研究的范围内的IceCube高能量的起始事件(HESE)样本中的参数空间的捕获暗物质湮灭和衰变以上PeV。我们发现,冰立方搜索探测的参数空间将需要暗物质截面与现有的直接检测边界的张力。
2022-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Boosted Dark Matter Driven by Cosmic Rays and Diffuse Supernova Neutrinos
本文研究弥散超新星中微子和宇宙线质子/电子上散射产生的增强暗物质,考虑两类截面并评估其在 XENONnT 与 Super-Kamiokande 中的探测可能。
2025-03-17 hep-ph
Light Higgses and Dark Matter at Bottom and Charm Factories
无论是暗物质还是希格斯扇区中的标量粒子,都不能被排除在底层和魅力工厂所能获得的能量之外。在暗物质的研究中,最好的大型强子对撞机研究中,暗物质质量的误差是$\sim 4$ GeV。对于轻暗物质,这可能代表100%(或更多)的误差。在希格斯粒子的搜寻中,一个轻的单态希格斯粒子的存在会使LHC希格斯粒子的搜寻变得困难,如果不是不可能的话。如果暗物质或希格斯标量是轻的,它将{ \it需要}一台低能机器来精确地确定耦合。我们审查的模型,发现和速率期望这些新的粒子搜索在底部和魅力工厂的模式。我们还讨论了底部的新运行选项和与这些搜索相关的魅力工厂。
2007-12-04 hep-ex hep-ph
Do active galactic nuclei convert dark matter into visible particles?
研究了暗物质由质量接近大一统尺度的超重粒子组成的假设。这些粒子是由膨胀的宇宙的引力从真空中产生的,它们的衰变导致了可观察到的重子电荷。这些粒子中有一部分的寿命大于大统一对称性破缺的时间,成为亚稳态,并作为暗物质存活到现代。然而,在活动星系核中,由于黑洞吞噬了大能量的暗物质粒子,相反的过程可能发生。暗物质粒子相互作用。它们在大统一能量的可见粒子上的衰变导致俄歇小组观察到的超高能宇宙射线流。数值估计的影响,导致可观察到的数字。
2007-12-17 astro-ph gr-qc hep-ph
Extending Fermi-LAT and H.E.S.S. Limits on Gamma-ray Lines from Dark Matter Annihilation
来自暗物质湮灭的伽马射线谱线($χχ\to γX$,其中$X=γ,h,Z$)在较低的能量下总是伴随着一个连续的伽马射线谱,该谱来自辐射修正($X=γ$)和可能存在于最终状态的第二粒子的衰变碎片($X=h,Z$)。这种与模型无关的伽马射线发射可以用来推导出不依赖于线特征的伽马射线线的新限制。虽然这样的限制预计不会那么严格,但它们可以用来探测$γ$ -射线线的存在,这些射线线的质量超过了目前望远镜可获得的最大能量。在这里,我们使用连续的伽马射线搜索从费米-LAT观测银河系矮球状星系和H.E.S.S.银河晕的观测将湮灭截面的限制扩展到单色光子到暗物质质量远远超过$500$ GeV(费米-LAT)和$20$ TeV(H.E.S.S.)。在这个大质量的制度,我们的研究结果提供了第一个约束$γ$ -射线线从暗物质湮灭。
2016-07-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Time variation of the atmospheric neutrino flux at dark matter detectors
最低能量的宇宙射线通量($\lesssim 10$ GeV)受到太阳活动周期的调制,从而引起一种时间变化,这种变化预计会延续到这些能量的大气中微子通量中。在这里,我们估计这种时间变化的大气中微子通量在五个潜在的地下位置的多吨级暗物质探测器(CJPL,神冈,LNGS,SNOlab和SURF)。我们发现,在太阳活动极小期和极大期之间,通量的归一化在高纬度地区如SURF由$\sim 30\%$改变,而在LNGS由较小的量$\lesssim 10\%$改变。一个暗物质探测器,在太阳活动周期中运行一段时间,将是最有效的识别这种时间变化。这开启了将中微子引起的核反冲与暗物质引起的核反冲区分开来的可能性,从而允许利用时间信息突破“中微子底”的可能性。"
2021-10-27 astro-ph.HE hep-ph
The high energy window of probing dark matter with cosmic-ray antideuterium and antihelium
在低于GeV的低动能下,宇宙线反核通常被认为是暗物质间接探测的重要观测量。由于初级CR通量向高能量快速下降,预期CR中的次级反核在高能量区域(每个核子$\gtrsim 100$ GeV)中被显著抑制。如果DM粒子很重,DM的湮没产生可以得到很大的提高,因此DM湮没产生的反核通量在高能时可以超过次级本底,这为DM的间接探测打开了一个高能窗口。我们研究了探测湮灭成高能反核的重DM粒子的可能性。利用蒙特卡罗产生器$\texttt{PYTHIA}$、$\texttt{EPOS-LHC}$和$\texttt{DPMJET}$以及合并模型模拟了反核的产生,并利用AMS-02和HAWC的反质子数据以及HESS星系中心γ射线数据约束了DM湮灭截面。我们发现,这一结论取决于DM密度分布的选择。对于DM粒子质量为$\gtrsim 10$ TeV的"Cored"型分布,DM湮灭的贡献可以超过高能区的次级背景,这打开了高能窗口。而对于"Cuspy"型轮廓,多余的消失。
2021-03-30 hep-ph
Shocking Signals of Dark Matter Annihilation
我们研究是否带电粒子注入的自湮灭暗物质到地区进行扩散冲击加速(DSA)可以加速到高能量。我们考虑三个天体物理的地方,冲击加速应该发生,即银河系中心,星系团和活动星系核(AGN)。对于银河系,我们发现,由暗物质注入的宇宙射线的加速可能会导致宇宙线谱中的隆起,只要加速机制的效率和DM粒子浓度的乘积足够高。在各种加速源,我们认为(即超新星遗迹(SNRs),费米泡和AGN喷流),我们发现,费米泡是一个潜在的更有效的加速器比SNRs。然而,两者原则上都可以将暗物质注入的电子和质子加速到非常高的能量。在河外水平,加速暗物质湮灭产品可能是负责增强的无线电发射碰撞集群和预测的反氘核流量增加附近AGN产生。
2015-07-17 astro-ph.HE hep-ph
Detecting Ultralight Bosonic Dark Matter via Absorption in Superconductors
超导目标最近被提出用于直接检测暗物质,如keV的光,通过弹性散射的传导电子在库珀对。探测这种轻的暗物质需要对小到O(meV)的超导能隙的能量敏感。在这里,我们表明,这些相同的超导设备可以检测到更轻的DM,meV至eV的质量,通过暗物质吸收传导电子,然后由一个非热声子的发射。我们证明了这种设置的权力遗物动力学混合隐藏的光子,伪标量和标量,显示的范围可以超过目前的天体物理和地球的限制,只有适度的曝光。
2016-04-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic neutrino background search experiments as decaying dark matter detectors
我们研究的可能性是,在宇宙尺度上长寿命的粒子,构成部分或全部的暗物质,衰变为中微子,有今天的能量约为eV。这些衰变产生的中微子可能在希望通过氚上的中微子捕获直接观察宇宙中微子背景的实验中可见,例如PINTIMY。在一个简单的模型,可以实现这样的衰变的背景下,我们讨论了允许的签名在一个类似PIMMY的实验给出当前的宇宙学约束。
2019-07-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Enhanced Cosmic-Ray Cooling in AGN from Dark Matter Deep Inelastic Scattering
Nanjing Normal University(南京师范大学);Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
本研究针对亚GeV暗物质弹性散射无法解释高能宇宙射线能量损失的问题,探究矢量门户介导的CR-DM深度非弹性散射,推导了对应暗物质质量区间的散射截面排除限,发现DIS贡献可使冷却时标降数个数量级,约束强度超多数现有实验限制。
2026-11-02 hep-ph
Supersymmetric Extension of the Minimal Dark Matter Model
对最小暗物质模型进行了超对称推广。引入了一个超SU(2)L五重态,其费米子中性分量仍为暗物质,暗物质粒子质量约为19.7 GeV.由于超对称粒子的五重态之间的质量分裂被发现是可以忽略不计的电弱修正相比。研究了该超对称模型的其他性质,它具有PAMELA和Fermi-LAT反常的解,在更高能量下的预言需要进一步的实验数据来验证。
2012-03-14 hep-ph
Results from PAMELA, ATIC and FERMI : Pulsars or Dark Matter ?
众所周知,暗物质支配着星系和星系团的动力学。它的成分仍然是一个谜,尽管在过去的三十年里对它们进行了不懈的探索。卫星PAMELA实验的最新结果探测到次级宇宙射线谱中能量在10-100 GeV之间的正电子部分过量。其他实验,即ATIC、HESS和FERMI,显示出能量大于100 GeV的总电子(\ps + \el)谱的过剩。这些过量的正电子分数以及电子光谱可能出现在局部的天体物理过程中,如天体辐射,或者可以归因于暗物质粒子的湮灭。第二种可能性为星系和其他天体物理系统中的暗物质的可能候选者提供了线索。在这篇文章中,我们对这些令人兴奋的发展进行了报道。
2010-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Emergent dark energy from unparticles
一个物种的极限温度可以导致宇宙渐近于它,由于宏观涌现行为而产生deSitter(dS)相。对于稍微偏离共形点的理论,极限温度是通用的。我们在非粒子/班克斯-扎克斯理论的例子中证明了这种行为。非粒子在高能时的行为类似于辐射,降低了哈勃张力,而在低能时的宇宙学常数(CC)产生了一个紧密遵循ΛCDM模型的模型,但由于集体现象。它在技术上是自然的,避免了no-dS猜想。该模型不存在符合问题和初始条件问题,也不存在标量场和修正引力问题。
2021-06-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Advantages and Disadvantages of Supersymmetry Breaking at Low Energies
超对称性破缺通常被假定发生在一个隐藏的扇区中。超对称破缺从隐藏扇区到可观测扇区的传输有两个自然的候选者,那就是引力和规范相互作用。只有第二个允许低能超对称破缺。我展示了这两个候选人如何处理味道和$μ$ -问题;我也简要地评论了双重三重态和暗物质问题。
1996-08-05 hep-ph
Dark Matter Through the Quark Vector Current Portal
我们考虑模型的光暗物质耦合到夸克通过矢量流相互作用。对于低能量,这些模型必须通过有效耦合介子,这是通过手征拉格朗日实现这里处理。我们得到了暗物质湮灭和衰变到轻介子的速率,并从强子的衰变中得到了预期的光子谱。我们比较当前和未来的观察,并表明这些模型有一个显着的发现范围。
2019-03-25 astro-ph.HE hep-ph
Testing the seesaw mechanism at collider energies in the Randall-Sundrum model
具有规范场和费米子的Randall-Sundrum模型具有几个吸引人的特征,包括规范耦合统一,暗物质的候选者,以及对分层汤川耦合的解释。本文指出,在对撞机上,无论是Dirac中微子还是Majorana中微子,都可能产生右手中微子的第一Kaluza-Klein模。此外,我们还可以从KK粒子的质量谱中看出中微子的质量是Dirac型还是Majorana型。
2007-05-24 hep-ph
Are We Looking at Neutrino Absorption Spectra at IceCube?
在冰立方观测到的高能中微子光谱可能表明超轻暗物质晕吸收了这种中微子。我们指出,这种光谱的各种功能可以解释这样的解释。对于光$Z^\prime$介导的$t$通道暗物质与中微子的相互作用,我们提出了一种新的机制,这些中微子在特定的能量吸收。这可以避免AGN模型预测能量超过PeV的大中微子通量。
2018-10-09 astro-ph.HE hep-ph
Solar neutrinos as background in dark matter searches involving electron detection
在本工作中,我们估计了太阳中微子在电子探测器上的潜在背景。这些探测器被认为与探测MeV区域内的轻暗物质粒子有关,目前正在进行实验。我们发现,在这些实验所涉及的能量下,大量的低能pp中微子是一个危险的本底,实际上接近预期的事件率,而更高能量的硼中微子是无害的
2016-05-25 hep-ph
Probing sub-GeV Dark Matter with conventional detectors
直接探测质量低于GeV尺度的暗物质粒子受到软核反冲能量和有限探测器阈值的阻碍。对于一个给定的最大相对速度,弹性暗物质核散射的运动学设定了可探测性的主要限制。在这里,我们建议绕过运动学的限制,考虑在核反冲光子发射的非弹性通道。我们提出的方法允许设置的第一个限制暗物质低于500兆电子伏的平面上的暗物质质量和截面与核子。在暗物质-电子耦合被抑制的情况下,韧致辐射可能是探测低质量暗物质的唯一途径,等待具有较低反冲能量阈值的新探测器技术。
2017-01-23 hep-ph
Cross-sections and experimental signatures for detection of a well-defined dark matter WIMP
本文计算了玻色子暗物质WIMP的质量、湮灭截面、对撞机产生截面及直接探测截面,预测其在高亮度LHC上两年内可被探测到。
2025-06-24 hep-ph
Hunting Dark Matter Gamma-Ray Lines with the Fermi LAT
在暗物质粒子的湮灭或衰变中可以产生单色光子。在高能量下,在宇宙伽马射线谱中寻找这样的线特征基本上是无背景的,因为似乎合理的天体物理过程预计不会产生这样的信号。因此,对伽马射线线的观测将是暗物质的“确凿证据”,这使得寻找这种信号特别有吸引力。在不同的暗物质模型预测伽马射线线,局部超对称扩展的标准模型与小R-宇称违反和引力子LSP是特别感兴趣的,因为它提供了一个框架,原始核合成,引力子暗物质和热leptogenesis是自然一致的。利用两年的费米LAT数据,我们提出了一个专门的搜索来自暗物质湮灭或衰变在星系晕的伽马射线线。考虑到完整的探测器响应,并使用分箱的轮廓似然方法,我们搜索显着的线功能在天空的不同区域观察到的扩散通量的能谱。没有证据表明在5西格玛水平的线信号被发现的光子能量在1和300 GeV之间,和保守的界限上的暗物质衰变率和湮灭截面。引力子暗物质的存在下,小的R-宇称破坏的影响进行了讨论,以及我们的结果的影响,在大型强子对撞机上看到长寿命的中性伴子或staus的前景。
2011-05-06 astro-ph.HE hep-ph
Deep XMM Observations of Draco rule out at the 99% Confidence Level a Dark Matter Decay Origin for the 3.5 keV Line
我们在矮球状星系Draco的深度,~1.6 Msec XMM-牛顿观测中寻找能量约为3.5 keV的X射线线。在MOS或PN探测器中均未发现线路。在这个能量范围内的数据是完全一致的一个单一的,展开的幂律模型的粒子背景,这在这些能量占主导地位,加上仪器线;添加一个~3.5 keV的线功能没有改善的拟合。线通量的相应上限排除了在星系团观测中发现的3.5 keV线和在银河系中心大于99% C. L.的暗物质衰变起源。
2016-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Mapping The Neutrino Floor For Dark Matter-Electron Direct Detection Experiments
我们研究了未来的暗物质(DM)的直接探测实验中使用的DM-电子散射在太阳中微子背景的存在下的发现范围。在这些低能量下,传统的核和电子反冲鉴别方法失败了,这意味着中微子-{ \it核}散射背景可能相当大。我们根据信号和背景的电离值计算发现极限,并量化电离模型的依赖性。此外,我们探讨了DM截面发现限制的依赖性如何随曝光、电子/核反冲歧视、DM形状因子和DM天体物理不确定性而变化。
2018-03-21 hep-ph
Higgsino Dark Matter Confronts 14 years of Fermi Gamma Ray Data
本文利用14年Fermi伽马射线数据搜寻银河系中心希格斯微子湮灭产生的连续辐射,基于FIRE-2模拟的暗物质密度分布设定了迄今最强的类希格斯微子暗物质限制,并发现约2σ的轻度信号偏好。
2022-07-20 astro-ph.CO hep-ph
Branons as dark matter
在具有低张力的膜-世界方案中,膜涨落(branon)和标准模型粒子是低能时唯一相关的自由度。branon是稳定的,弱相互作用的,大质量的粒子,它们的残余丰度可以解释宇宙的暗物质。在参数空间的一定范围内,它们可以被未来的直接搜索实验检测到。
2004-02-13 astro-ph hep-ph hep-th
More stringent constraints on the unitarised fermionic dark matter Higgs portal
我们重新审视希格斯门费米暗物质的最简单的模型。这种情况下的暗物质是在早期宇宙中由于与希格斯玻色子的相互作用而热产生的,这是由不可重正化的5维算子描述的。暗物质-希格斯散射振幅随着$\propto \sqrt{s}$的增长而增长,这表明在足够大的能量下(与5维算符的质量尺度$Λ$相比)希格斯-暗物质相互作用的有效描述被打破。因此,为了可靠地计算希格斯-暗物质散射截面,我们采用的K-矩阵归一化程序。为了解释所需的暗物质丰度,幺正化理论需要的$Λ$比非幺正化理论要小得多,特别是对于希格斯共振附近和以下的暗物质质量,即$m_χ\lesssim 65$ GeV和$m_χ\gtrsim $几TeV。因此,我们发现纯标量CP守恒模型是完全排除了目前的直接暗物质检测实验。
2018-12-28 hep-ph
A new dark matter candidate in low-tension brane-worlds
膜世界理论包含额外的自由度,这些自由度与额外维度空间的几何形状有关,可以理解为膜振荡(branon)。在基本引力标度比膜张力标度大得多的情况下,这些branon是来自额外维度的唯一额外的低能量自由度。branon一般是稳定的,弱相互作用和质量。它们可以在下一代对撞机中产生,同时它们是暗物质的天然WIMP候选者。
2004-11-18 hep-ph
Pulsars versus Dark Matter Interpretation of ATIC/PAMELA
在本文中,我们研究的背景下,最近的ATIC,PAMELA,费米和HESS数据注入的电子和正电子的流量和湮灭或衰变的暗物质。我们回顾了从一个单一的脉冲星的流量,并从一个分布的脉冲星导出的流量。我们指出,脉冲星磁层中的粒子加速度不足以解释观测到的能量为E ~ 1 TeV的电子和正电子的过剩,必须考虑脉冲星与其风星云之间的终止激波处电子的附加加速度。我们表明,在能量小于几百GeV,通量从连续分布的星提供了一个很好的近似的预期通量从星在澳大利亚望远镜国家设施(ATNF)目录。在更高的能量下,我们证明在地球上测量的电子/正电子通量将由附近的一些年轻脉冲星主导,因此光谱将包含凹凸状特征。我们认为,在高能量的存在下,这样的功能将强烈建议脉冲星起源的异常贡献的电子和正电子通量。特征的缺失要么指向暗物质的起源,要么以抑制波动的方式限制脉冲星模型。此外,我们推导出的功能可以部分涂抹由于空间变化的能量损失在传播过程中。
2009-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
MiXDM: Cosmic Ray Signals from Multiple States of Dark Matter
最近来自PAMELA、Fermi、ATIC和PPB-BETS等宇宙射线实验的数据都表明,需要一种新的高能(>~100 GeV)电子和正电子的主要来源。人们提出了许多方案来解释这些数据,通常依赖于单个粒子湮灭或衰变产生e+e-。在本文中,我们考虑的模型与多个物种的WIMP具有显着不同的质量。我们表明,如果这些暗物质候选者chi_i湮灭为轻玻色子,它们自然会产生相等的湮灭率,即使可用于湮灭的粒子对数量n_chi_i ^[2]相差几个数量级。我们认为,这些模型的一个结果可以是在较低(~100 GeV)与较高(~ TeV)的能量下自然地添加额外的信号,改变预期的光谱,甚至在较低的能量下添加凸起,这可能会缓解PAMELA和费米之间所需的湮灭率的紧张关系。这些光谱变化可能会在即将到来的普朗克卫星上观测到的微波霾信号中产生可观测的后果。这样的模型可以连接到其他可观测的信号,如DAMA和INTEGRAL,通过使较轻(较重)的状态是分裂100 keV(1 MeV)的伪狄拉克费米子。我们发现,在晕速度色散的变化可以减轻银河系中心和银河系脊的终态辐射的约束。如果较轻的WIMP具有较大的自相互作用截面,则轻WIMP晕可能会崩溃,从而极大地改变对直接和间接探测特征的预期。
2009-11-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Annihilation of singlet fermionic dark matter into two photons
我们考虑一个扩展的标准模型中,一个单重态费米子粒子,作为冷暗物质,和一个单重态希格斯粒子。我们对自由参数进行了重新分析。特别是,要求一个正确的遗迹丰富的暗物质,我们推导出并绘制耦合的单重态费米子与单重态希格斯粒子,$g_s$,与暗物质质量。我们解析地计算了单重态费米子暗物质湮灭为两个光子的对湮灭截面。这个截面的热平均计算了宽范围的能量和绘制相对于暗物质质量使用$g_s$一致的遗迹丰度条件。我们还比较了我们的结果与Fermi-Lat观测。
2013-01-21 astro-ph.HE hep-ph
Strong CP problem and axion dark matter with small instantons
如果量子色动力学在高能量下得到强耦合,轴子质量会从小的瞬子那里得到很大的修正。我们讨论了由于小瞬子对紫外物理的敏感性而引起的新CP破坏相的大小。我们还讨论了质量修正对宇宙轴子丰度的影响。考虑到小瞬子的贡献,我们提出了一个自然的方案,轴子暗物质的轴子衰变常数是大的$10^{15\text{-}16}$ GeV。这种情况适用于高尺度通货膨胀模型。
2021-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Anapole Dark Matter Quantum Mechanics
通过求解三维空间中包含Dirac-δ及其导数势的薛定谔-泡利方程,研究了低能量下被视为暗物质的阿那普尔的动力学。这是一个有趣的数学问题,据我们所知,以前没有讨论过。我们展示了如何在这种方法中出现束缚态和散射问题的制定(和解决)直接。总截面与标准模型中的独立计算完全一致。
2019-12-26 hep-ph hep-th
Dark Matter from R^2-gravity
从量子方法来看,高能爱因斯坦引力的修正是强制性的。在这项工作中,我们指出,这种修改将必然引入新的自由度。我们分析的可能性,这些新的引力态可以提供的主要贡献的非重子暗物质的宇宙。不幸的是,引力的正确紫外线完成仍然没有得到解决。因此,我们将用爱因斯坦-希尔伯特作用量的最简单的高能修正来说明这个观点:R^2-引力。
2008-09-10 astro-ph gr-qc hep-ph
Electron-interacting dark matter: Implications from DAMA/LIBRA-phase2 and prospects for liquid xenon detectors and NaI detectors
我们研究了在闪烁实验中直接探测低质量(GeV尺度)WIMP暗物质的可能性。这样的WIMP通常太轻而不能留下明显的核反冲,但可以通过它们散射原子电子来检测。特别是,DAMA协作[R。Bernabei等人,核物理Energy 19,307(2018)]最近提出了强有力的证据,证明在低至1 keV的能量下观察到的闪烁率每年都会发生调制。尽管在低能量的计算事件率的强烈增强,我们发现,在电子相互作用的WIMP的解释不能与现有的限制是一致的。我们还证明了正确处理原子波函数的重要性,并显示由此产生的事件率是非常敏感的低能量性能的探测器,这意味着它是至关重要的,探测器的不确定性被考虑在内。最后,我们证明,潜在的闪烁事件率可以远远大于否则可能是预期的,这意味着竞争性的搜索可以进行GeV规模的WIMP使用传统的提示S1闪烁信号。考虑到最近和即将推出的超大型液体氙探测器,这一点很重要。
2019-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Dark Matter and the PAMELA Anomaly
天体物理学和宇宙学观测并不要求暗物质粒子绝对稳定。如果它们确实是不稳定的,它们衰变成正电子的速率可能足够大,从而可以通过对宇宙正电子通量的异常贡献来间接探测暗物质。在本文中,我们讨论了PAMELA合作最近报道的衰变暗物质的情况下,在正电子分数过剩的影响。为此,我们已经进行了一个模型独立的分析可能的签名,通过研究各种衰变通道的情况下,一个费米子和标量暗物质粒子。我们发现,PAMELA测量的能量大于10 GeV的正电子分数的急剧上升,自然可以容纳在几个实现的衰变暗物质的情况。
2008-11-10 astro-ph hep-ph
Cosmic-ray upscattered inelastic dark matter
银河系暗物质晕的非相对论性光成分逃避了直接探测的限制,因为它们缺乏产生可观测反冲的动能。然而,宇宙射线可以将暗物质向上散射到相当大的能量,使直接探测实验能够进入以前无法到达的参数空间中非常低质量的暗物质区域。在这项工作中,我们扩展了宇宙射线暗物质形式主义的非弹性暗物质模型,并表明以前无法访问的区域的质量分裂参数空间可以探测。传统的非相对论性晕暗物质的直接探测仅限于$δ\sim10~\mathrm{keV}$的质量分裂,并且是高度质量依赖的。我们发现,包括宇宙射线上散射的影响,可以扩展到$δ\sim100~\mathrm{MeV}$的质量分裂的范围,并保持在低得多的暗物质质量达到。
2021-10-25 astro-ph.HE hep-ph
Dark energy, scalar singlet dark matter and the Higgs portal
标准模型(SM)的最简单的扩展之一包括包含一个大质量的实标量场,在SM规范群下是中性的,是暗物质的候选者。在标量暗物质的势中加入一个六维项,就能使描述宇宙加速的假真空出现。我们发现,运行的单重自相互作用和希格斯门耦合不同于标准的标量单重暗物质模型。如果我们保持正的四次耦合,也有可能通过一个添加了八维相互作用项的假真空来描述宇宙的加速膨胀。在这种情况下,当势能在低能量下保持从下面被束缚时,假真空衰变被高度抑制。
2018-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Indirect Dark Matter Signatures in the Cosmic Dark Ages II. Ionization, Heating and Photon Production from Arbitrary Energy Injections
在宇宙黑暗时代,任何电磁相互作用粒子的注入都将导致电离、加热、莱曼α光子的产生增加,以及宇宙微波背景能谱的扭曲,并可能产生可观察到的后果。在本说明中,我们描述的低能电子和光子的冷却所产生的粒子注入的能量从keV到多TeV的尺度,在任意注入红移(但专注于后复合时代)的数值结果。我们使用这些数据,结合现有的计算模拟这些低能量粒子的冷却,估计电离,激发和加热的气体,并产生低于激发和电离阈值的低能量光子的贡献。我们计算校正的沉积效率曲线湮灭暗物质,并演示如何计算任意能量注入历史的等效曲线。这些计算提供了必要的输入限制暗物质湮灭在所附的文件I,但也有潜在的应用背景下,暗物质衰变或去激发,衰变的其他亚稳态物种,或类似的能量注入新的物理。我们在http://nebel.rc.fas.harvard.edu/english上公开了我们的全部结果,以促进进一步的独立研究。特别是,我们提供了完整的低能电子和光子光谱,以允许匹配到更详细的代码,描述这种粒子在低能量下的冷却。
2015-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Scattering of dark pions in Sp(4) gauge theory
本研究通过Sp(4)规范理论的格点计算,计算暗π介子散射相移,确定有效力程参数,为暗物质质量提供下限并给出速度加权截面基准。
2024-08-19 astro-ph.GA hep-lat hep-ph
Search for Quintessence-Like Pseudoscalar Dark Energy Effects on $^{56}\text{Fe}$ Nuclear Transition Energies in Supernova 1991T
Indian River State College(印度河州立学院);Purdue University(普渡大学);Wabash College(瓦巴什学院)
利用超新星1991T的伽马射线谱约束类精质赝标量暗能量场,发现能量位移与地面一致,并给出场变化率、动能分数和状态方程的上限,支持宇宙学常数。
2026-09-15 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex