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
Reheating the Standard Model from a hidden sector
我们考虑的情况下，暴胀衰变到一个隐藏的部门从可见的标准模型部门热解耦。隐藏扇区和可见扇区之间的一个微小入口耦合后来加热了可见扇区，因此标准模型的自由度在大爆炸核合成之前主导了宇宙的能量密度。我们发现，这种情况是可行的，虽然获得正确的暗物质丰度和保留成功的大爆炸核合成是不明显的。我们还表明，由原始希格斯凝聚构成的等曲率扰动是没有问题的可行性的情况。
2016-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Constraints on Decoupled Dark Photons and Dark Higgs
任何中性玻色子，如暗光子或暗希格斯玻色子，都可以与它的标准模型对应物混合。当与标准模型非常弱地混合时，这些粒子在早期宇宙中通过冻结机制产生，随后衰变回标准模型粒子。在这项工作中，我们将限制这样的介质衰变考虑大爆炸核合成和宇宙微波背景辐射的界限。我们发现核合成和CMB都可以约束暗光子，对于1 MeV到100 GeV的质量，动力学混合参数在log ε ~ -10到-17之间。类似地，暗希格斯粒子与标准模型希格斯粒子的混合角ε被限制在log ε ~ -6到-15之间。通过PIXIE等实验，可以显著改善CMB光谱失真的边界。
2016-05-23 astro-ph.CO hep-ph
Higgs sector extension of the neutrino minimal standard model with thermal freeze-in production mechanism
中微子最小标准模型（νMSM）是标准模型的最小扩展。在这个模型中，Dodelson-Widrow机制（DW）产生keV的无菌中微子暗物质（DM），而GeV的简并重Majorana中微子导致轻子生成.然而，DW机制已被Lyman-α边界和X射线约束排除。另一种方案，逃避这些限制已被提出，其中无菌中微子DM产生的热冻结机制，通过一个单线标量。在本文中，我们考虑了一个希格斯扇区扩展的νMSM，以改善暗物质部门和leptogenesis的情况下，专注于热冻结的生产机制。讨论了keV-MeV的单重标量无菌中微子DM产生的各种热冻结方案，重新研究了参数区域的Lyman-α边界和X射线约束.此外，我们提出了在扩展的νMSM的热冻结在leptogenesis场景。为了用热冻结产生机制产生观测到的DM残子密度和重子数密度，单重态标量需要达到TeV量级。
2016-07-07 astro-ph.CO 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
Thermal Dark Matter from a Confining Sector
本文研究了一类暗物质模型，其中的暗物质是一个束缚规范群的类重子复合粒子，同时也是一个伴随着增强的手征对称性群破缺的伪Nambu-Goldstone玻色子.这种近似对称性使得暗物质质量与新规范群的限制标度无关，从而使暗物质质量在远低于幺正束缚的情况下得到正确的热残余丰度，避免了热产生复合暗物质的典型结论。我们探索了基于SU（2）规范群的最小示例模型中可用的参数空间，并讨论了实验检测的前景。
2013-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Dark Sector Tunneling Field Potentials for a Dark Big Bang
针对暗物质直接探测实验中WIMPs参数空间逼近中微子本底的现状，本研究围绕与可见区强退耦的暗区模型，确定了能实现Dark Big Bang且符合所有实验限制的隧穿势参数空间允许区域。
2024-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Analysis of techni-dilaton as a dark matter candidate
步行人工色（TC）的几乎共形动力学意味着近似标度不变性的存在，它自发地被反技术费米子和技术费米子的凝聚所破坏。根据戈德斯通定理，一种无自旋的宇称偶粒子，称为技术粒子（TD），然后以低能量出现。如果TC表现出极端的步行，TD质量是参数比技术费米子（约1 TeV）小得多，而其衰减常数是步行TC的截止尺度。我们分析了光，去耦TD作为一个暗物质的候选人和TD的宇宙学生产，热和非热，在早期宇宙。热布居主要由涉及顶点破坏尺度对称性的单个TD产生过程支配，而非热布居由真空未对准并且通过未对准的经典TD场的谐波和相干振荡累积。非热布居是占主导地位的，大到足以解释目前观测到的暗物质的丰度，而热布居是高度抑制由于大TD衰变常数。几个宇宙学和天体物理学的限制轻，去耦TD检查发现，TD质量被约束在0.01 eV和500 eV之间的范围内。从宇宙学的生产和天体物理观测的组合约束，我们发现，轻，去耦TD可以是一个很好的暗物质的候选人，质量约为几百eV的典型模型（极端）步行TC。最后，我们提到可能的指定实验来检测TD暗物质。
2012-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Hearing without seeing: gravitational waves from hot and cold hidden sectors
我们研究了在比可见扇区冷的隐藏扇区中由一阶相变产生的引力波的频谱。在这种情况下，隐藏扇区真空的气泡可以通过热涨落或量子隧道成核。如果冷隐藏扇区经历热诱导跃迁，则所产生的引力波信号的振幅将被抑制，并且与隐藏扇区和可见扇区温度相等的情况相比，其峰值频率偏移。这可能会导致信号的频率范围，否则将被排除在大爆炸核合成的限制。或者，足够冷的隐藏扇区可能无法经历热转变，并且随后通过量子隧穿通过气泡的成核而转变。在这种情况下，气泡壁可能会以完全可以忽略的摩擦加速。由此产生的引力波谱具有特征频率依赖性，这可以允许将这种冷隐藏扇区与隐藏扇区和可见扇区温度相似的模型区分开。我们将我们的结果与未来引力波实验计划的灵敏度进行了比较。
2019-07-15 astro-ph.CO hep-ph
Dark Sector Equilibration During Nucleosynthesis
轻的、弱耦合的暗扇区可能在早期宇宙中自然地解耦，并在原始核合成时期与标准模型浴平衡。暗区状态的平衡和最终的退耦改变了宇宙的膨胀率，从而改变了轻元素的预测丰度。这种效应可以包含在对$N_{\mathrm{eff}}$（中微子种类的有效数量）的随时间变化的贡献中，使得核合成期间的$N_{\mathrm{eff}}$不同于其在重组时的测量值。我们调查的影响，这种变化的轻元素丰度与模型无关的模板的时间依赖性的$N_{\mathrm{eff}}$，以及在特定的模型中，一个黑暗的部门与中微子或光子平衡。我们发现，显着修改的膨胀率与测量的轻核丰度是一致的，只要它们发生在特定时期的核合成。在约束具体模型时，宇宙微波背景和原始核合成的相对重要性高度依赖于模型。
2019-04-08 astro-ph.CO hep-ph
On the LHC sensitivity for non-thermalised hidden sectors
在相当一般的假设下，我们证明了在早期宇宙中从未达到热平衡的隐藏扇区也是大型强子对撞机无法到达的。换句话说，任何能在大型强子对撞机上产生的粒子，要么在某个时刻与标准模型处于热平衡，要么是通过另一个处于热平衡的隐藏扇形粒子的衰变产生的。为了得出这一结论，我们参数化的横截面连接的标准模型的隐藏部门在一个非常一般的方式，并使用线性规划的方法来计算的最大可能数量的大型强子对撞机事件兼容的非热化的要求。我们发现，即使是HL-LHC也不可能产生超过几个能量超过10 GeV的事件，这些事件涉及来自非热化隐藏部门的状态。
2018-01-23 hep-ph
Addendum: Refined bounds on MeV-scale thermal dark sectors from BBN and the CMB
最近，LUNA合作报告了对$d+p\to {}^{3}\text{He}+γ$反应速率的新测量，该测量在预测BBN时的原始氘丰度中起着重要作用。这一新的测量方法在标准模型的背景下引发了一系列新的全球BBN分析。在JCAP 01（2020）004（arXiv：1910.01649）的附录中，我们考虑了这些新结果对我们对MeV级暗区的限制的影响。重要的是，我们发现，我们的边界在BBN只有和普朗克只有分析是不敏感的这些更新。同样，我们发现，我们的约束，同时使用BBN和CMB数据推导出的亲中微子粒子没有显着修改。然而，结合BBN和CMB观测时，亲电暗区状态的界限可以适度变化。我们提出了更新的结果，所有相关的光暗部门的国家，计算使用的领导小组进行标准的BBN分析所获得的利率。
2022-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Chilly Dark Sectors and Asymmetric Reheating
在一大类理论中，暗物质的残余丰度是由热化暗扇区内部的相互作用决定的，标准模型（SM）没有直接参与。我们指出，这些理论提出了一个直接的宇宙学问题：暗区最初是如何在早期宇宙中的人口？部分原因是由于难以容纳大量的熵进行暗辐射与宇宙微波背景测量的有效数量的相对论性物种在重组，$N_{\mathrm{eff}}$，我们的目标是建立哪些可接受的宇宙学历史可以填充一个热黑暗的部门，永远不会达到热平衡与SM。这种暗区的最小宇宙学起源是不对称再加热，在早期宇宙中填充SM的相同机制也在较低温度下填充暗区。在这里，我们证明了由此产生的不可避免的暴胀介导的散射之间的黑暗部门和SM可以洗出一个可能的温度不对称性，并建立参数空间的区域，温度不对称性可以产生在最小的再加热方案。因此，获得给定尺寸的温度不对称性要么限制了可能的暴胀子质量和耦合，要么需要一个或两个扇区的非最小宇宙学。作为一个附带的好处，我们开发的技术，用于评估碰撞条款的相对论玻尔兹曼方程时，必须保留玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克相空间分布的充分依赖，并提出了几个新的结果相对论热平均在附录中。
2016-06-01 astro-ph.CO hep-ph
CMB signature of non-thermal Dark Matter produced from self-interacting dark sector
本文提出在I型跷跷板模型中引入狄拉克费米子χ和复标量φ，通过长寿命φ在BBN至CMB期间的非热衰变产生暗物质并贡献额外中微子自由度，从而利用CMB实验中ΔNeff的精确测量间接探测该非热暗物质场景。
2023-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Hot vs cold hidden sectors and their effects on thermal relics
本文探讨了可见与隐藏扇区的同步热演化，发现隐藏扇区在重加热温度下的冷热状态会显著改变热遗迹密度和$ΔN_{\ m eff}$，并指出分别使用熵守恒的近似在极弱耦合下也无效。
2024-06-03 hep-ph
Refined Bounds on MeV-scale Thermal Dark Sectors from BBN and the CMB
与标准模型等离子体热耦合的新的轻态改变了宇宙的膨胀历史，并影响了原始轻元素的合成。在这项工作中，我们进行了详尽和精确的分析，大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的观测MeV级BSM粒子的影响。我们发现，BBN观测设置了一个下限的热暗物质质量的$m_χ> 0.4\,\text{MeV}$在$2σ$。这种束缚与粒子的自旋和内部自由度的数量、湮灭是s波还是p波以及湮灭的终态无关。此外，我们表明，目前的BBN加上CMB的观测限制纯粹的亲电和亲中子BSM物种有一个质量，$m_χ> 3.7\,\text{MeV}$在$2σ$。我们探讨了未来的BBN测量的范围，并表明即将到来的CMB任务应改善轻BSM热状态的界限$m_χ> (10-15)\,\text{MeV}$。最后，我们表明，非常轻的BSM物种热耦合到SM等离子体是非常不利的，目前的宇宙学观测。
2019-11-27 astro-ph.CO hep-ph
Cold and fuzzy dark sector
本文提出模糊暗区（FDS）作为相互作用的多组分暗物质候选，通过超轻阿贝尔-希格斯模型研究其宇宙学印记与星系晕多样性，并讨论了原初产生及标准模型通道。
2025-09-18 astro-ph.CO 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
A New Origin of the Big Bang from Dark-Sector-Induced Vacuum Decay and Its Gravitational-Wave Signal
Tsinghua University（清华大学）
提出暗扇区能量转移导致标准模型真空衰变的新机制，解释热大爆炸起源，并预言可观测的引力波背景信号。
2026-06-04 astro-ph.CO hep-ph
The domain of thermal dark matter candidates
我们认为，在一般情况下，热暗物质候选人的可能的参数空间。我们假设，暗物质粒子是基本的，并在一个隐藏的部门与温度$T'$，这可能不同于标准模型的温度，$T$的热平衡。候选者位于$T'/T$与$m_{\rm dm}$平面中的一个区域中，该区域由模型独立的理论考虑和观测约束限定。前者包括从相对论性（相对论性底）和非相对论性（幺正性壁）时去耦的最大湮灭截面的暗物质候选者的限制，而后者涉及大爆炸核合成（$N_{\rm eff}$天花板）和自由流。我们提出了三个简化的暗物质的情况下，具体展示了如何每个适合的域。
2021-05-04 hep-ph
Impact of non-thermal phase-space distributions on dark matter abundance in secluded sectors
本文研究了隐蔽扇区中非热相空间分布对暗物质丰度的影响，通过数值追踪相空间分布发现，尽管冻结过程中丰度显著偏离标准结果，但延长湮灭期后仅剩轻微过剩。
2024-09-20 hep-ph
WIMPless Dark Matter from an AMSB Hidden Sector with No New Mass Parameters
我们提出了一个模型，其中暗物质处于反常介导的超对称性破缺的U（1）xU（1）规范对称性的隐藏扇区中。模型的对称性稳定了暗物质，并禁止引入新的质量参数。因此，热遗迹密度完全由引力子质量和无量纲耦合决定。假设非分层耦合，热遗迹密度约为0.1，与暗物质的质量和相互作用强度无关，实现了无WIMP的奇迹。这个模型有几个显著的特点。对于粒子物理学来说，暗物质的稳定性与可见光区的R宇称破坏完全一致，这意味着超伴体对撞机的签名;此外，热遗迹的质量可能是~ 10 GeV或更轻，这是最近直接探测结果的兴趣。有趣的天体物理特征是暗物质通过长程力的自相互作用，以及无质量的隐藏光子和费米子，它们对BBN和CMB的相对论自由度的数量有贡献。后者特别有趣，考虑到目前额外自由度的迹象和普朗克天文台不久的将来的结果。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Upper Bound on Thermal Gravitational Wave Backgrounds from Hidden Sectors
研究隐藏粒子对早期宇宙热引力波背景的贡献，发现其与标准模型粒子的贡献均受通用上限限制，难以被干涉仪探测，并指出先前研究高估了非热平衡粒子衰变的贡献。
2024-08-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sensitivity to Dark Sector Scales from Gravitational Wave Signatures
我们考虑一阶相变产生的引力波信号，在一个理论与一个通用的重整化热有效势的幂律形式。我们发现，引力波信号的频率和振幅可以以一种直接的方式与热有效势的参数。这导致了一个普遍的结论;如果暗希格斯粒子的质量小于暗希格斯真空期望值的1%，那么引力波信号将在所有即将到来的和计划中的引力波观测站都无法观测到。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
A Thermal Neutrino Portal to Sub-MeV Dark Matter
在核合成和复合时，比MeV轻的热遗迹对宇宙的能量密度有贡献。对额外辐射自由度的约束通常甚至排除了这种最简单的暗扇区。我们探讨了亚MeV暗区在中微子-光子退耦后与标准模型达到平衡的可能性，这大大削弱了这些约束，并在中微子质量产生的背景下通过轻子数的自发破缺自然产生。获得足够的暗物质丰度，通过引力、物质辐射等同性和中微子质量标度$(m_\text{Pl} / T^\text{MRE})^{1/4} \, m_ν\sim \text{MeV}$的重合，独立地激发了这些模型中的MeV标度。这类设想将通过未来对宇宙微波背景和宇宙物质结构的测量进行决定性的检验。虽然暗区主要与标准模型中微子相互作用，但原则上与核子的大耦合是可能的，从而导致在拟议的低阈值直接检测实验中可观察到的信号。
2018-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Successful Supersymmetric Dark Matter with Thermal Over/Under-Abundance from Late Decay of a Visible Sector Scalar
我们提出了一个明确的模型，其中的R-宇称甚至标量$S$与${\cal O}({\rm TeV})$质量的衰变是非热暗物质的起源。根据湮没截面上的费米约束，可以为大的和小的湮没率产生正确的遗迹丰度。这种情况下的优势，非热暗物质从模量衰减。首先，生产R-宇称奇粒子的分支比可以通过$S$耦合到物质场和运动学抑制的组合变得相当小，使我们能够获得所观察到的暗物质遗迹密度的情况下，热生产不足，以及生产过剩。第二，引力子的产生被属于可见扇区的衰变标量所抑制。衰变标量$S$也可以成功地产生宇宙的重子不对称性，并可能为重子-暗物质符合之谜提供解释。
2012-12-31 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
Bose-Einstein condensation and dark radiation production from bosonic warm dark matter
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）
本文研究含玻色-爱因斯坦凝聚组分的玻色型温暗物质的量子统计效应，推导多通道热平均湮灭截面，确定临界凝聚组分，给出满足现今相互作用率条件的暗区参数空间区域。
2026-10-21 hep-ph
Recycled Dark Matter
提出暗物质“循环”产生机制：暗区粒子在暗相变中困于假真空并坍缩成原初黑洞，后者在BBN前蒸发重新生成粒子，特别适合产生质量大于 $\sim 10^{12}\\,{\rm GeV}$ 的超重暗物质，且通过指数抑制获得正确遗迹密度。
2024-03-20 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal Origin of Asymmetric Dark Matter from Inflaton and Primordial Black Holes
研究了由以非热起源为主的右手中微子（RHN）的非平衡CP破坏衰变产生重子和暗物质（DM）的可能性。虽然RHN及其较重的伙伴可以通过I型跷跷板机制参与轻中微子质量的产生，但RHN衰变到暗区和可见区可以同时产生各自的不对称性。RHN的非热源是暴胀子的{ \bf（a）}壳层衰变和超轻原初黑洞（PBH）的{ \bf（b）}蒸发。在这两种情况下建立完整的玻尔兹曼方程组后，我们约束粒子物理设置的参数空间，以及暴胀子和PBH扇区，以产生正确的（不对称的）DM丰度和重子不对称性，同时与其他相关的宇宙学界限一致。情景{ \bf（a）}将DM和重子不对称性的共同起源与暴胀后通过暴胀子衰变产生的RHN的再加热联系起来，而在情景{ \bf（b）}中，我们发现，与纯热情景相比，在存在适当质量和初始分数的PBH时，重子和DM丰度增强。虽然最小的设置本身是非常具有预测性的观测结果，紫外线完成的黑暗部门的细节可以提供几个互补的探针。
2022-02-24 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric Reheating by Primordial Black Holes
我们调查霍金蒸发人口的原始黑洞（PBH）之前，大爆炸核合成（BBN）作为一种机制，以实现不对称再加热的两个部门耦合的重力。当可见扇区被暴胀子或模数再加热时，暗扇区被PBH再加热。与两个扇区的膨胀或模块化再加热相比，有两个优点：$(i)$膨胀或模量介导的算子，其可以随后使暗扇区与可见扇区热化，与不对称再加热过程无关; $(ii)$ PBH的质量和丰度提供暗扇区的热历史的参数控制，特别是两个扇区的温度的比率。非对称再加热与PBH原来有一个特别丰富的暗区现象，我们探索使用一个单一的自相互作用的真实标量场在暗区作为模板。四个热历史，涉及非相对论和相对论暗物质（DM）在化学平衡，其次是存在或不存在的同类相食，进行了探讨。然后，这些历史受到当前宇宙和子弹星系团中观测到的遗迹丰度的限制。PBH主导宇宙的能量密度，并重新加热可见光和暗扇区的情况下，也被详细处理。
2021-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal Squeezeout of Dark Matter
本文详细研究了含$SU(N)$规范群和单代暗重夸克的暗扇区中的禁闭相变。我们把重点放在足够重的夸克，使他们的丰度冻结之前的相变和相变是一级的。我们发现，在这个相变的夸克被困在收缩口袋的退禁闭阶段，并压缩到足以在一个显着的速度相互作用，从而产生了第二阶段的湮灭，可以显着地改变所产生的暗物质丰度。因此，暗物质可能比经常被引用的$\sim100~$ TeV的幺正性边界更重。我们的发现几乎完全独立于暗区和标准模型之间入口的细节。我们简要地评论了这样一个部门的可能信号。我们的主要发现总结在一封附函中，而在这里，我们提供了计算的不同部分的进一步细节。
2022-04-18 astro-ph.CO hep-ph
When Freeze-out occurs due to a non-Boltzmann suppression: A study of degenerate dark sector
在通常的热冻结之前，暗物质数密度的指数抑制或通常称为玻尔兹曼抑制是产生化学不平衡的关键因素。简并/准简并暗扇区可以经历类似于放射性衰变定律的数密度的不同指数抑制，导致被称为共衰变暗物质的暗物质的延迟冻结机制。本文研究了在标准模型的U $(1)_{X}$扩展中，来自热退耦简并暗扇区的多组分暗物质的动力学.通过求解四个耦合的玻尔兹曼方程，计算了通过共衰变机制冻结出来的暗物质的残余密度。我们演示了如何温度$T^\prime $的黑暗部门的变化，由于所有类型的$3\rightarrow 2$和$2\rightarrow 2$的相互作用，随着宇宙的永恒膨胀。我们发现，$3\rightarrow 2$相互作用增强$T^\prime$通过产生高能粒子在黑暗的部门，而多余的热量被转移的$2\rightarrow 2$相互作用到整个黑暗的部门。由于直接探测只能通过微弱的门耦合，我们研究了暗物质湮灭一步级联过程中的中微子和$γ$射线信号，并将我们的结果与Super-Kamiokande测量的大气中微子通量和Fermi-LAT，EGRET，INTEGRAL合作测量的扩散$γ$射线进行了比较.我们发现，目前的情况下，很容易逃避所有现有的边界从大气中微子和扩散$γ$ -射线观测退化暗扇区。然而，约束是显着的准退化的情况下。
2021-06-18 astro-ph.CO hep-ph
WIMP-like Dark Matter Without Thermalization At Freeze-Out
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC), University of Wisconsin, Madison（威斯康星冰立方粒子天体物理中心，威斯康星大学麦迪逊分校）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago（芝加哥大学天文与天体物理系）；Texas Center for Cosmology and Astroparticle Physics, Weinberg Institute for Theoretical Physics, Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校物理系温伯格理论物理研究所宇宙线与高能天体物理中心）
该研究探讨了在冻结时无需热化的隐藏扇区模型中，如何通过极小的耦合实现与观测相符的暗物质 relic 密度，从而推翻传统热 relic 情况下的交叉截面假设。
2026-05-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exploring non-equilibrium effects in sequential freeze-in
National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
本文研究了多组分暗物质冻结过程中的非平衡效应，发现相空间计算对预测暗物质丰度至关重要，揭示了传统数密度方法与完整相空间处理之间的显著差异。
2026-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Visible sector inflation and the right thermal history in light of Planck data
暴胀会对宇宙中的大尺度结构产生扰动，但它也会稀释一切。因此，暴胀的结束必须解释如何激发标准模型{ \it dof}和暗物质。在本文中，我们将简要地讨论可见扇形暴胀子候选者的作用，这是嵌入在最小超对称标准模型（MSSM），并讨论他们的优点，以及他们如何匹配当前的数据从普朗克。由于暴胀子携带标准模型电荷，它们的衰变自然产生所有相关的{ \it dof}，没有{ \it暗/隐藏扇区辐射}，也没有等曲率波动。我们将首先讨论一个单一的超对称平坦方向暴胀模型，并演示普朗克和大型强子对撞机所允许的参数空间。我们还将考虑由另一个在暴胀后衰减的光场（称为{ \it曲率}）产生的扰动。曲率的后期衰减可以产生可观察到的非高斯性。最后，我们将讨论{ \it旁观者}场的作用，它的起源可能不在可见扇区物理中，但它在暴胀期间的纯粹存在仍然可以产生所有对大尺度结构负责的扰动，包括可能的非高斯性，而暴胀子嵌入可见扇区中，它产生所有相关的物质，包括暗物质，但没有暗辐射。
2013-06-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Thermal Relics in Hidden Sectors
暗物质可能是隐藏的，没有标准模型规范相互作用。与此同时，在无WIMP模型中，隐藏的物质质量与隐藏的规范耦合的平方成正比，隐藏的暗物质的热残余密度可能自然地在正确的范围内，保留了WIMP的关键定量优点。我们详细考虑了这种可能性。我们首先确定模型独立的约束隐藏部门从大爆炸核合成和宇宙微波背景。与传统智慧相反，大型隐藏部门很容易容纳。如果再加热后隐藏部分的温度比可观察部分的温度低30%，则允许使用无味道版本的标准模型。或者，如果隐藏扇区包含特征质量标度低于1 MeV的标准模型的一代版本，则甚至允许相同的再加热温度。然后，我们详细分析了一个具体的模型，数值求解玻尔兹曼方程，并从可观察和隐藏的部门的观点来理解结果的隐藏部门冻结。我们发现无WIMP的暗物质确实获得了keV < m_X < TeV范围内的质量的正确的遗迹密度。上限的结果从微扰的要求，和下限假设，可观察到的和隐藏的部门重新加热到相同的温度，并提高到兆电子伏规模，如果隐藏的部门是10倍冷。无WIMP的暗物质因此将WIMP范式推广到可行的热遗迹可能的最大质量范围，并为探索暗物质质量的九个数量级的暗物质信号提供了一个统一的框架。
2008-11-03 astro-ph hep-ph
Gravitational Waves and Dark Radiation from Dark Phase Transition: Connecting NANOGrav Pulsar Timing Data and Hubble Tension
最近NANOGrav合作报告的脉冲星计时数据可能表明在$f \sim 10^{-8}$ Hz附近存在随机引力波背景。我们探索了从暗扇区相变中产生这种低频引力波的可能性。假设暗区除了引力相互作用外与可见区完全解耦，我们发现一定量的暗辐射应该保留到现在。NANOGrav的数据表明，暗辐射的数量接近目前的上限，这可能有助于缓解所谓的哈勃张力。如果暗辐射的存在在未来的CMB-S4实验中没有得到证实，这将意味着存在新的粒子，它们在O（1-100）MeV的能量尺度上与标准模型扇区发生微弱的相互作用。
2020-09-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Interacting dark sector with variable vacuum energy
我们研究了一个宇宙学的情况下，暗物质耦合到一个可变的真空能量，而重子和光子是两个空间平坦的Friedmann-Robertson-Walker时空解耦的组件。我们将$χ^{2}$方法应用到更新的哈勃观测数据中，用来约束宇宙学参数，并分析了辐射时代的暗能量。我们表明，我们的模型在$2σ$水平上满足$Ω_{x}(z\simeq 1100)<0.009$的严格界，因此它与最近的分析是一致的，包括来自普朗克调查，阿塔卡玛宇宙望远镜和南极望远镜的宇宙微波背景各向异性测量以及欧几里得和CMBPol实验可实现的未来约束，并且在大爆炸核合成时期在$2σ$水平上满足严格结合的$Ω_{x}(z\simeq 10^{10})<0.04$。
2013-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal behavior of effective U_A(1) anomaly couplings in reflection of higher topological sectors
本文用泛函重整化群研究N_f=3味介子模型中依赖手征凝聚的U_A(1)反常耦合的热行为，推导并数值求解|Q|=1,2拓扑扇区的流方程，发现反常破缺在T_C附近增强且约10%来自|Q|=2扇区。
2024-02-27 hep-ph
NANOGrav Signal from a Dark Conformal Phase Transition
本文提出近共形暗扇区的一阶禁闭相变可解释NANOGrav引力波信号，并讨论了两种暗扇区耦合情形下对哈勃张力的影响及未来CMB-S4实验的可检验性。
2023-07-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing a minimal dark gauge sector via microlensing of compact dark objects
Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学）；Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo（米却肯圣尼古拉斯自治大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
通过微透镜效应探测最小的暗规范对称性领域，利用引力观测约束暗规范参数并探索更广泛的DSM场景。
2026-02-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistical coupling constants from hidden sector entanglement
弦论预言，自然界的耦合来自动力场。所有已知的以弦为动机的粒子物理模型也都有各种可能的额外扇区。这是常见的，这样的模量被冻结到一个背景值，额外的部门可以几乎完全解耦。在除可见扇区之外的所有扇区上执行部分跟踪通常将可见扇区置于混合状态，其中耦合常数从量子统计系综中得出。可见扇区和额外扇区之间这种纠缠的一个可观察到的结果是，所报告的耦合值似乎具有不可约的方差。在对实验数据的拟合中包括这种方差给出了一个重要的附加参数，该参数可用于将这种情况与耦合被视为固定参数的情况区分开来。能量范围和实验精度之间的相互作用使得新物理学的研究范围更广。
2021-03-09 hep-ex hep-ph hep-th
Towards Cogenesis via Asymmetric Freeze-in: The $χ$ Who Came-in from the Cold
在冻结模型中，暗物质（DM）与可见光区分离，最初具有耗尽的数密度。隐藏的和可见的部门只通过一个微弱的门户网站的相互作用，可以产生DM连接。不对称冻结（AFI）结合了这种情况下的想法，从不对称DM，并提供了一个潜在的共生机制。然而，有人认为，现有的AFI模型不产生适当的大颗粒不对称性，由于取消，这是因为介体状态保持在热平衡。我们研究AFI通过一个平衡的调解人，并使用一个简单的标量模型表明，在这种情况下，可能会产生相当大的不对称性。
2014-10-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Boosting Freeze-in through Thermalization
如果可见和暗扇区之间的相互作用速率从来都不够强，那么观测到的暗物质遗迹丰度可能是在早期宇宙中通过非热过程产生的。这就是所谓的冻结机制。在冻结模型的最简单版本中，暗物质从标准模型热浴中产生后，其丰度被冻结并保持不变。然而，暗区的热化和数量变化过程可能会产生强烈的影响，特别是将暗物质遗迹丰度提高了几个数量级。在这里，我们表明，这种增强可以计算从一般的参数作为能量守恒和熵，独立于底层粒子物理学的细节的黑暗部门。我们还注意到，这一结果是相当普遍的，并适用于FIMP生产独立的UV或IR为主。
2020-09-01 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
From Thermal History to Multi-Messenger Signatures in $\mathbb{Z}_3$ Symmetric Dark Sector
University of Delhi（德里大学）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究拓展标准模型构建$\mathbb{Z}_3$对称暗区，通过湮灭、半湮灭等过程实现符合观测的暗物质遗迹丰度与强一阶电弱相变，并探究直接/间接探测及引力波等多信使信号，后者有望被未来空间探测器观测。
2026-08-28 hep-ph
Dark matter as a heavy thermal hot relic
如果在早期宇宙时期，暗物质粒子在一个不与标准模型热浴一起热化的隐藏扇区中热化，那么它的相对论热退耦可以很容易地导致观察到的遗迹密度，即使暗物质粒子质量比通常的$\sim$ eV热遗迹质量标度重许多个数量级。这种简单的情况只需要隐藏扇区热浴的温度比标准模型热浴的温度低一到五个数量级。这样一来，最终的遗迹密度就只取决于暗物质的质量尺度和两个扇区的温度之比。在一个模型独立的方式，我们确定，这可以工作的暗物质质量的所有方式从$\sim 1$千电子伏到$\sim 30$ PeV。我们还展示了这种情况下的工作原理明确的两个说明性模型的框架。其中一个可以导致来自暗物质衰变的PeV中微子通量，其数量级与冰立方观测到的高能中微子所需的数量级相同。
2020-07-15 hep-ph
Cold Dark Matter from the Hidden Sector
弱相互作用细长粒子（WISP），如隐藏光子（HP）和类轴子粒子（ALP）已被提出作为冷暗物质的候选者。它们可能是通过非热失准机制产生的，类似于冷轴子。在这次演讲中，我们回顾了HP热化的主要过程，并计算了可能作为冷暗物质种群存活到今天的参数空间。我们的研究结果是相当令人鼓舞的实验室研究在不久的将来。
2012-02-29 hep-ph
Collider search of light dark matter model with dark sector decay
我们探讨了暗物质遗迹密度不是由热机制直接产生的，而是由其他较重暗扇区粒子衰变产生的，而这些较重暗扇区粒子又可以由热冻结机制产生。使用一个具体的模型与轻暗物质从暗扇区衰变，我们研究了碰撞签名的暗扇区粒子与希格斯生产过程。我们发现，未来的轻子对撞机可以是一个更好的地方来探测这种轻暗物质模型的签名比强子对撞机，如大型强子对撞机。同时发现，相对于质心能量为350 GeV的Higgs工厂，质心能量为250 GeV的Higgs工厂具有更好的分辨这种轻暗物质模型特征的潜力。
2021-10-28 hep-ph
Annihilating to the Darker: Thermal Relic Dark Matter with an Ultraweak Portal to the Standard Model
本文研究了热 relic 黑暗物质通过超弱通向标准模型而难以被探测，但与更暗的领域有强相互作用，从而在宇宙演化中维持其 relic 密度的可行性。
2026-05-19 hep-ph
A hidden self-interacting dark matter sector with first order cosmological phase transition and gravitational wave
本文研究含一个标量中介体的简单隐藏扇区，通过有限温度势实现强一阶相变，联合分析自相互作用暗物质、遗迹密度与相变，给出暗标量和暗物质质量范围，并预测可探测的引力波信号。
2023-09-01 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
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
