Sub-GeV Dark Matter Shining at Future MeV Gamma-Ray Telescopes
我们提出了一个新的框架，轻（亚GeV）暗物质（DM）是可检测的未来兆电子伏的伽马射线望远镜，而不冲突的宇宙微波背景（CMB）的数据。稳定的DM粒子$χ$由于其大的对湮灭截面而具有非常低的热残余丰度。DM数密度储存在一个较重的亚稳态伙伴$ψ$中，它的对湮灭率受到抑制，不会干扰CMB，它的晚期衰变$ψ\rightarrow χ$使宇宙充满了$χ$ DM粒子。我们提供了明确的，模型无关的实现这个框架，并讨论了约束后期的衰变，从而对这个设置的参数，从CMB，大爆炸核合成，和大尺度结构。
2018-08-20 astro-ph.CO hep-ph
Shining ALP Dark Radiation
弦的情况下，通常不仅预测类轴子粒子（ALP），但也有显着数量的ALP暗辐射起源于暴胀子的衰变或更一般的模量。在本文中，我们研究了这种非热产生的相对论（但大量）ALP光子的衰变。如果ALP具有足够高的能量，对$ΔN_{\rm eff} \gtrsim {\cal O}(0.001)$有贡献，并且具有质量$m_a\gtrsim$ MeV，我们发现，使用X射线和$γ$射线、CMB和BBN的观测，可以探测到非常小的ALP-光子耦合值，对应于弦（甚至普朗克）尺度下这种耦合的起源。
2021-10-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Shining light through the Higgs portal with $γγ$ colliders
高能$γγ$对撞机是ILC和CLIC等未来$e^+ e^-$对撞机的潜在运行模式。我们研究了高能$γγ$对撞机对希格斯门场景的敏感性，该场景是在不可见的希格斯衰变阈值之上的隐藏扇区。我们表明，这样的$γγ$碰撞可以允许探测暗扇区的存在，通过希格斯门相对更精确地比任何其他计划的对撞机设施，从独特的组合相当大的横截面与清洁的最终状态和对撞机环境。此外，这种搜索可以覆盖单重态希格斯门参数空间产生的一阶电弱相变在早期宇宙。
2020-11-06 hep-ph
Ultimate light-shining-through-a-wall experiments to establish QCD axions as the dominant form of dark matter
本文提出在 haloscope 发现轴子后，利用约100 km长、1 m孔径并配置适当磁场的终极 LSW 实验，打破光子耦合与局部暗物质丰度简并，以确立 QCD 轴子为暗物质主要形式。
2025-01-08 hep-ex hep-ph
Shining Light on the Scotogenic Model: Interplay of Colliders and Cosmology
在暗生模型的框架下，我们探讨了光暗物质的情况，该模型的特点是中微子质量的辐射产生。在整个文件中，我们主要集中在keV尺度的暗物质，可以通过冻结通过新标量的衰变，或从衰变的次轻的费米子粒子在光谱中，这是通过冻结产生。后一种机制需要被抑制，因为它通常会产生热的暗物质成分。来自BBN的约束也被考虑，并与前生产机制相结合，他们强加的暗物质是轻的。对于这种情况下，我们认为签名在高亮度LHC和建议未来的强子和轻子对撞机，即FCC-hh和CLIC，专注于搜索两个轻子和失踪的能量作为最终状态。虽然高亮度LHC的潜在发现与宇宙学的限制存在矛盾，但未来的对撞机会大大改善这种情况。
2020-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Shining LIMelight into the dark: Probing Dark matter - baryon interactions with Line Intensity Mapping
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）
本研究首次利用COMAP巡天的线强度映射数据，通过Fisher预测分析功率谱和体素强度分布，探测暗物质-重子弹性散射，发现对亚GeV暗物质在特定相互作用下灵敏度优于现有宇宙学限制。
2026-11-05 astro-ph.CO hep-ph
Search for MeV dark photons in a light-shining-through-walls experiment at CERN
除了引力之外，U '（1）规范玻色子A'（暗光子）与我们的光子混合传输的普通物质和暗物质之间可能存在另一种非常弱相互作用。如果这样的A存在，它们可以在用高能电子束进行的光穿透墙壁实验中寻找。在量热计（CAL 1）中，由于γ- A'混合，电子在原子核上的散射反应eZ -> eZA'中，伴随着韧致辐射A的发射。一部分原束能量沉积在CAL 1中，而其余能量由A'通过“CAL 1壁”传输，并通过来自飞行中的A'->e+e-衰变的e+e-对沉积在另一个下游量热计CAL 2中。因此，可以通过寻找由CAL 1和CAL 2中的单个高能电子产生的具有两个簇射特征的过量事件来观察A。提出了利用CERN SPS的10-300 GeV电子束进行这样的实验，探测混合强度10^{-5} < ε< 10^{-3}和质量M_{A'} < 100 MeV的尚未探索的区域。该实验可以提供参数空间的补充覆盖，这是为了通过其他搜索来探索。它还具有灵敏搜索A以不可见的方式衰变为暗区粒子（例如暗物质）的能力，这些粒子可以覆盖仍然允许的参数空间的很大一部分。
2014-03-22 hep-ex hep-ph
Shining LUX on Isospin-Violating Dark Matter Beyond Leading Order
同位旋破坏暗物质（IFDM）已被提出作为一个可行的方案，以调和冲突的积极和无效的结果，从直接检测暗物质实验。我们发现，最低阶的暗物质-核散射率可以收到大的和核相关的修正在下一个主导阶（NLO）的手征展开。这些修正的大小取决于暗物质与夸克味和胶子的特定耦合。一般来说，仅用零能质子和中子耦合不能充分描述整个非线性光学暗物质-核截面。这些陈述在暗物质通过标量算符耦合到夸克的场景中得到了具体的说明。我们发现，规范IVDM方案可以调和零XENON和LUX的结果和最近的CDMS-Si的发现提供了它的耦合到第二和第三代夸克要么躺在一个特殊的线或被抑制。同样好的适合与新的值的中子-质子耦合比被发现在存在非零重夸克耦合。CDMS-Si仍然与LUX和XENON 10/100保持紧张关系，但不排除。
2013-11-22 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Millimeter-wave WISP search with coherent Light-Shining-Through-a-Wall towards the STAX project
本文提出利用相干毫米波在光穿墙实验中搜索质量约10^-4至10^-3 eV的暗光子，阐明相干探测优缺点并探讨单光子传感器，为毫米波轴子STAX实验奠定基础。
2023-05-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Shining Light on Cosmogenic Axions with Neutrino Experiments
虽然迄今为止对宇宙轴子的大多数搜索都集中在它们作为暗物质（组成部分）的冷遗迹上，但各种动机良好的宇宙学来源可以产生“增强”的轴子，这些轴子今天仍然保持相对论性。我们证明，现有的/即将到来的中微子实验，如超级神冈，超级神冈，DUNE，JUNO和IceCube可以探测这种充满活力的轴子遗迹。特征信号是由轴子-光子耦合引起的轴子吸收产生的单能单光子信号。这项建议提供了覆盖的参数范围是补充现有的轴子搜索，并提供了新的机会，发现中微子设施。
2022-09-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light-shinning-through-thin-wall radio frequency cavities for probing dark photon
本文提出两种射频腔配置（相邻与嵌套）探测暗光子，证明嵌套配置在TM010模式下灵敏度更高，而TE011模式下两者相当。
2025-05-24 hep-ph
Shining Primordial Black Holes
我们研究了动机良好的混合暗物质（DM）的情况下，由一个占主导地位的热WIMP，突出的情况下，$SU(2)_L$三重态费米子“winos”，与一小部分的原始黑洞（PBH）。在Wino动力学解耦之后，DM粒子被PBH捕获，导致今天银河系中存在具有暗微晕的PBH。对维诺DM最强的限制来自银河系中心维诺湮灭产生的窄线伽马射线。我们详细分析了混合酒DM方案的可行性，并确定在PBH假设在银河系中的核心晕配置文件的DM的分数的约束。我们表明，已经与目前的间接搜索的灵敏度，有一个显着的概率检测到伽马射线信号特征的wino湮没在一个单一的附近的穿着PBH时，$M_{\text{PBH}} \sim M_{\odot}$，我们称之为“闪亮的黑洞“。类似的结果也应该适用于更一般的设置与超紧minihalos或其他DM模型，因为吸积DM周围的大的超密度和DM湮灭都是相当普遍的过程。
2021-03-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Bounds on Axions-Like Particles Shining in the Ultra-Violet
利用哈勃太空望远镜紫外档案数据观测矮椭球星系和星系团，对14.4-22.2 eV质量的类轴子粒子（ALPs）进行限制，推导的ALP-光子耦合限制超越先前结果超一个数量级。
2025-05-29 astro-ph.CO hep-ph
Exploring dark photons via a subfrequency laser searchin gravitational wave detectors
本文提出在引力波探测器中利用激光源发出的亚频率光作为新物理信号来探测暗光子，构建可完成产生、衰变与信号发现全过程的“迷你LHC”装置，灵敏度比传统LSW实验方案提高2个数量级。
2023-04-17 hep-ph
Hidden Photon Dark Matter Interacting via Axion-like Particles
我们研究的情况下，宇宙中的暗物质是由非常轻的隐藏光子下的$Z_{2}$对称变换。与通常的情况相反，动力学混合被对称性所禁止，并且暗光子仅通过充当“信使”的类轴子粒子与标准模型光子相互作用。专注于签名涉及普通光子，我们的调查的现象学包括宇宙学的稳定性，CMB扭曲，天体物理能量损失，光照射通过墙壁实验，太阳镜和太阳X射线观测的限制。
2020-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Interference-assisted detection of dark photon using atomic transitions
暗光子是通过动力学混合项与物理光子耦合的大质量矢量粒子。这种粒子，如果存在的话，是在光子束中产生的，特别是在激光辐射中。由于物理光子和暗光子之间的振荡，后者原则上可以在光穿透墙壁实验中检测到。我们提出了这个实验的一个变体，其中暗光子的检测是基于原子跃迁。该方案的主要特点是，由于光子和暗光子吸收振幅中的干涉项，探测概率在耦合常数中是一阶的。我们期望这样的实验可能会给暗光子耦合常数在$10^{-3}< m < 10^{-2}$ eV的质量区的新的约束。
2019-04-03 hep-ph physics.atom-ph
Ultralight Particle Dark Matter
我们回顾了超轻粒子在标准模型之外的弱耦合物理情况，特别是轴子和类轴子粒子（ALP）：（i）强CP问题的轴子解及其在标准模型的合理扩展中的嵌入;（ii）宇宙中冷暗物质由轴子和类轴子粒子组成的可能性;（iii）ALP对TeV光子的宇宙异常透明性的解释;（iv）轴子或ALP对白矮星的异常能量损失的解释。此外，我们提出了一个正在进行的和不久的将来的实验室实验，寻找轴子和ALP：haloscopes，helioscopes，和光照射通过一个墙实验的概述。
2013-10-04 astro-ph.CO hep-ph
Advancing axion detection: Photon regeneration in high-sensitivity Penning trap experiments
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University（中山大学深圳校区）
研究将光子再生技术与高灵敏度潘宁阱技术结合用于轴子探测，利用潘宁阱优势，通过微波腔共振增强光子再生提高对轴子-光子耦合的灵敏度，给出初步计算的高灵敏度结果。
2026-07-07 hep-ph
Quantum and Material Effects in Undulator-Based LSW Searches for Dark Photons
本研究系统纳入有限波包、运动学抑制等量子与材料效应，重新分析波荡器型LSW暗光子搜寻实验，发现灵敏度与朴素公式结果偏差显著，且存在共振增强效应，提出可依托同步辐射装置开展经济的寄生式暗光子搜寻。
2025-07-29 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Ghost Imaging of Dark Particles
我们提出了一种新的方法，利用量子成像和量子通信的光学工具来寻找超越标准模型的物理。自发参量下转换（SPDC）是一种常用的纠缠光子源，其中泵浦光子转换为信号-闲频对。我们建议寻找“暗SPDC”（dSPDC）事件中，一个新的暗扇区粒子取代闲置。虽然它不相互作用，但暗粒子的存在可以通过信号光子的性质来推断。暗态的例子包括类轴子粒子和暗光子。我们表明，光学介质的存在下转换过程，或衰变，这将是禁止在真空中打开的相空间。提出了采用信号光子的光学成像和/或光谱学的搜索方案。在我们的提议中，信号速率与新物理的微弱耦合的二次幂成比例，而不是光穿透墙壁的实验，其信号与四次耦合成比例。我们分析了增强dSPDC所需的光学介质的特性，并估计了速率。高分辨率的鬼成像测量的台式演示进行采用跳跃CCD演示其实用程序中的dSPDC搜索。
2021-01-17 hep-ex hep-ph quant-ph
Direct Deflection of Millicharged Radiation
本研究提出利用超导射频腔的穿墙见光实验作为“直接偏转”实验搜寻微荷辐射背景，通过腔场引发微荷等离子体扰动并激发邻近屏蔽腔电磁场实现探测，未来Dark SRF实验可覆盖多数量级未探索参数空间。
2024-12-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Proposal for an Experiment to Search for Light Dark Matter at the SPS
几种暗物质模型都认为存在由SU（3）_C × SU（2）_L × U（1）_Y单态场组成的暗扇区。这些部分的粒子不直接与普通物质相互作用，但可以通过引力与它耦合。除了引力之外，在普通物质和暗物质之间可能存在另一种非常弱相互作用，这种相互作用是由U '（1）规范玻色子A'（暗光子）与我们的光子混合而成的。在一类模型中，相应的暗规范玻色子可以是轻的，并且具有位于实验上可达到的和理论上感兴趣的区域中的$γ$ -A'耦合强度。如果存在这样的A'介质，则可以在光照射透墙实验中搜索它们的双电子衰变A' -> e+e-，以寻找具有由检测器中的单个高能电子产生的两个簇射签名的过量事件。提出了一个利用CERN SPS发射的10-300 GeV电子束进行这样一个实验的建议，目的是探测混合强度10^-5 < $ε$ < 10^-3和质量M_A' < 100 MeV的尚未探索的区域。该实验可以提供参数空间的补充覆盖，这是为了通过其他搜索来探索。它也有能力灵敏地搜索A的衰变不可见的暗扇区粒子，如暗物质，它可以覆盖仍然允许的参数空间的显着部分。建议的测量的完整运行时间要求长达几个月，并且可以在不同的SPS次级束上进行。
2013-12-11 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Light in the Shadows: Primordial Black Holes Making Dark Matter Shine
研究环境暗物质与原初黑洞的新型相互作用，提出PBHs的Hawking辐射可作为催化剂激活休眠暗物质产生可观测的标准模型信号，并通过非对称暗物质和暗规范玻色子模型展示了该机制，在伽马射线实验中具有探测潜力。
2024-09-20 astro-ph.CO hep-ph
