Manifestation of antiquark nuggets in collisions with the Earth
研究利用太阳和地球中微子通量、特征地震事件及罕见类爆炸事件的未观测结果,约束反夸克团暗物质模型的反重子电荷与核子湮灭概率参数空间。
2025-01-10 astro-ph.CO hep-ph
The 21cm Absorption Line and Axion Quark Nugget Dark Matter Model
我们认为,暗物质在宏观上的大金块的标准模型夸克和反夸克的形式,可以帮助缓解之间的紧张关系标准模型宇宙学和最近的EDGES观察到一个比预期的21厘米吸收功能。这种效应是由于夸克块暗物质在早期和远低于CMB峰值的能量下的热发射而发生的。早期的类似辐射也可能是ARCADE 2观测到的GHz范围过量的一小部分。
2019-03-12 astro-ph.CO hep-ph
Axion Quark Nuggets. Dark Matter and Matter-Antimatter asymmetry: theory, observations and future experiments
我们回顾了一个可测试的,轴子夸克块金(AQN)模型的标准WIMP范式之外。该模型最初是为了解释观察到的黑暗和可见成分之间的相似性,$Ω_{\rm DM}\approx Ω_{\rm visible}$在一个自然的方式,因为这两种类型的物质形成在相同的QCD过渡和成比例的系统,$Λ_{\rm QCD}$相同的维度的基本参数。在这个框架中,重子生成实际上是一个电荷分离(而不是电荷产生)的过程,由于$\cal{CP}$ -奇轴子场的存在,重子生成过程是可操作的,而宇宙的整体重子数仍然为零。块金和反块金是强烈相互作用的,但宏观上很大的物体,具有近似核密度。我们概述了这个框架的几个具体的最近的应用程序。首先,我们讨论了“太阳日冕之谜”时,所谓的纳米耀斑被确定为与日冕中的AQN湮灭事件。其次,我们回顾了一个建议,最近观察到的望远镜阵列的令人困惑的事件是一个结果,在雷暴下的AQN湮灭事件。最后,我们概述了宽带战略,这可能会导致发现AQN诱导的轴子代表的心脏建设。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph physics.ao-ph
Radiation from cold molecular clouds and Sun chromosphere produced by anti-quark nugget dark matter
本文研究了反夸克块暗物质模型的天体物理影响,提出通过红外、可见光和伽马射线望远镜探测其在冷分子云和太阳色球中产生的辐射,并探讨了早期宇宙中反夸克块的存活问题。
2022-03-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiation from matter-antimatter annihilation in the quark nugget model of dark matter
重新讨论了暗物质的夸克块金模型中正电子云的性质。在这个模型中,暗物质粒子被表示为由大量夸克或反夸克组成的致密复合体,其重子总数为$B\sim 10^{24}$。这些粒子在银河系中的数量密度非常小,这使得它们对所有DM探测实验和宇宙学观测都是“黑暗的”。在这种情况下,反夸克块金扮演着特殊的角色,因为它们可能会在与可见物质的湮灭中表现出来。研究了自由电子、氢气和氦气与反夸克核团正电子云碰撞中的电子正电子湮没。结果表明,强反夸克块金电场能破坏正电子偶素、氢原子和氦原子,阻止电子深入正电子云,从而使电子正电子湮没的几率降低近5个数量级.因此,QN正电子云中的电子湮灭不能解释SPI/INTEGRAL探测器在我们星系中心观察到的能量为511 keV的光子。这些光子可以通过不同的机制来解释,其中QN捕获质子,这些质子与夸克核心中的反夸克湮灭或转化为中子,从而减少QN核心电荷并增加QN温度。结果,QN将正电子丢失到空间,并在那里与电子湮灭。质子湮灭产生的带电π介子会产生更多的正电子。另一种表现可能是来自$π^0$衰变的光子发射。
2021-09-11 astro-ph.HE hep-ph
Cosmological Axion and Quark Nugget Dark Matter Model
我们研究了一个暗物质(DM)模型,它为宇宙学中的两个(天真地不相关的)问题提供了一个非常自然的解释:观测到的关系$Ω_{\rm DM}\simΩ_{\rm visible}$和观测到的宇宙中物质和反物质之间的不对称性,被称为“重子生成”问题。在这个框架中,这两种物质(暗物质和可见物质)具有相同的QCD起源,形成于相同的QCD时期,并且都与系统的同一个维度参数$Λ_{\rm QCD}$成比例,这解释了这两个天真不同的问题如何密切相关,并且可以在同一框架中同时解决。更具体地说,这个模型中的DM由两种不同的成分组成:(研究得很好的)DM轴子和(研究得较少的)由物质或反物质组成的夸克块。本工作的重点是定量分析这两个不同的组件之间的关系,有助于由$Ω_{\rm DM}\equiv [Ω_{\rm DM}(\rm nuggets)+ Ω_{\rm DM}(\rm axion)]$确定的理论的暗部门。我们认为,块金的DM组件总是跟踪可见物质的密度,即$Ω_{\rm DM}(\rm nuggets)\simΩ_{\rm visible}$和这个功能是不敏感的系统的参数,如轴子质量$m_a$或失准角$θ_0$。当$Ω_{\rm DM}(\rm axion)$对轴子质量$m_a$和初始失准角$θ_0$高度敏感时,由于失准,这与传统的轴子产生机制是不同的。我们还讨论了与暴胀尺度$H_I$、等曲率扰动的不…
2018-01-22 astro-ph.CO hep-ph
DAMA/LIBRA annual modulation and Axion Quark Nugget Dark Matter Model
DAMA/LIBRA实验显示了$(1-6)~ {\rm keV}$能量范围内年度调制的$9.5 σ$证据,强烈表明所观察到的调制具有暗物质起源。然而,传统的解释在WIMP核子相互作用被排除在其他实验。我们提出了一个替代源的调制形式的中子,这已经从周围的材料中解放出来。我们的计算基于所谓的Axion Quark Nugget(AQN)暗物质模型,该模型最初是为了解释暗物质密度和可见宇宙物质密度之间的相似性而发明的,即$ Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$。在我们的建议中,年度调制被证明是产生在keV的能量范围内,这是一致的DL观测$(1-6)~ {\rm keV}$范围。在我们的提议中,这个keV的能量尺度主要是由AQN暗物质粒子发射的中微子的光谱特性决定的,而没有能量超过6 keV的调制是由中微子能谱在$\sim 15$ MeV处的急剧截止来解释的。该方案可以直接通过COSINE-100、ANAIS-112、CYGNO等类似实验进行测试。还可以通过研究这些实验的信号与设计用于使用分布式声学传感(DAS)等仪器研究次声或地震事件的完全不同的检测器的特征之间的相关性来进行测试。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Quark Nugget Dark Matter: No contradictions with neutrino flux constraints
最近有人声称,夸克块形式的暗物质不能占暗物质密度的20%以上。这一说法是基于中微子通量在20-50 MeV范围内的限制,其中超级神冈等地下中微子探测器的灵敏度具有最高的信噪比。我们认为,这一说法的关键依赖于这样一个假设,即可见重子与反夸克块的湮灭将产生一个中微子光谱类似于传统的重子-反重子湮灭光谱在真空中。然而,这种假设并不适用于有色超导相的金块,其中最轻的伪戈德斯通介子(π介子和K介子)的质量在20 MeV范围内,而传统的π介子质量约为140 MeV。因此,这些轻的CS相的伪戈德斯通玻色子的衰变不能产生20-50 MeV能量范围内的高能中微子。
2016-02-04 astro-ph.HE hep-ph
Thermal and annihilation radiation in the quark nugget model of dark matter
本文研究暗物质反夸克块模型在银河系中的热与非热辐射,利用Mie理论计算其热辐射并确定平衡温度,发现其同步辐射和π0衰变光子流可能达到Fermi-LAT探测阈值。
2021-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (IV) CMB Spectral and Anisotropy Signatures
University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校)
研究轴子夸克团暗物质通过湮灭产生高能光子,影响CMB谱和各向异性特征。
2026-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A new possible way to detect Axion Anti-quark Nuggets
针对轴子反夸克核团(A$\bar{\text{Q}}$N)难以直接探测的问题,提出利用天然矿物作为古探测器,通过记录其相互作用产生的发光潜信号实现探测,估算表明合适矿物的信号可保存地质时间尺度。
2024-07-05 hep-ph physics.ins-det
Nuclear Structure of Bound States of Asymmetric Dark Matter
非对称暗物质(ADM)模型具有足够的吸引力和长程力,产生稳定的束缚物体,类似于标准模型中的原子核,称为块。我们研究了这些块金的性质,并计算了它们的轮廓和结合能。我们的方法,适用于基本和复合费米子ADM,利用相对论平均场论,并允许更系统的计算的块金性质,在更广泛的范围内的大小和力介质的质量,相比以前的文献。我们确定了三个独立的制度对应于(1)非相对论性和(2)相对论性成分在库仑极限,和(3)在反库仑极限时的块金性质的行为是大的力的范围。我们提供了分析描述在每个政权的金块。通过数值计算,我们能够确认我们的分析描述,也获得了所有三个政权之间的过渡的熔核配置文件。我们还发现,在很宽的参数空间范围内,在饱和极限的结合能是一个${\cal O}(1)$分数的成分的质量,显着大于预期的非相对论性的情况下。在配套文件中,我们将我们的研究结果在早期宇宙的ADM金块的合成。
2017-07-07 hep-ph
Asymmetric WIMP dark matter
在现有的具有全局对称性的暗物质模型中,暗物质的残余丰度要么等于反暗物质(热WIMP)的残余丰度,要么大得多,基本上没有剩余的反暗物质(非对称暗物质)。通过探索耦合的暗物质和反暗物质玻尔兹曼方程的原始不对称性的后果,我们发现在这两个极端之间插值的参数空间的大区域。有趣的是,这种新的非对称WIMP框架可以容纳广泛的暗物质质量和湮灭截面。现今的暗物质数量通常是不对称的,但这种不对称性很弱,以至于暗物质湮灭的间接信号没有被完全抑制。我们将我们的结果应用于现有模型,并指出即将到来的直接检测实验将限制相关参数空间的大范围。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Consequences of DM/antiDM Oscillations for Asymmetric WIMP Dark Matter
假设在暗区存在一个原始的不对称性,一个通常被称为非对称暗物质(aDM)的场景,我们研究了暗物质和它的反粒子之间的振荡对冻结之前的初始不对称性的重新平衡的影响,这使得有效的湮灭重新耦合。我们计算的DM遗迹丰度的演变,并显示如何振荡重新打开的aDM模型的参数空间,特别是在允许大(WIMP规模)DM群众的方向。一个质量在EW尺度(\sim 100 GeV - 1 TeV)的典型弱相互作用粒子,其原始不对称性与重子不对称性具有相同的量级,如果DM数破坏的Delta(DM)= 2质量项在\sim meV范围内,那么它自然会得到正确的残余丰度。湮灭的重建意味着回避了天体物理体中aDM积累的约束。另一方面,必须考虑BBN、CMB和间接检测信号对零化DM的普通界限。
2012-01-23 astro-ph.CO hep-ph
A New Way to Detect Axions from $\rm{A\bar{Q}Ns}$ Captured in the Earth
University of Bucharest(布加勒斯特大学);University of Patras(帕特雷大学)
研究提出通过下一代中微子物理实验检测由Axion quark nuggets和Axion antiquark nuggets产生的axions,以解决暗物质和物质-反物质对称性问题。
2026-03-31 hep-ph
Search for anti-quark nuggets via their interaction with the LHC beam
本研究提出通过分析大型强子对撞机(LHC)中由不明下落物体(UFOs)引发的束流损失数据,搜寻可能作为暗物质候选体的反夸克块(AQNs),并计划重分析4000个束流监测器的已有数据以区分尘埃与AQNs。
2025-06-16 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Asymmetric WIMP Dark Matter in the presence of DM/anti-DM Oscillations
“不对称暗物质”类方案依赖于与重子不对称性相关的暗区中原始粒子/反粒子不对称性的存在,作为解决当今重子和暗物质能量密度之间观测到的相似性的一种方式。在这个框架下,我们计算了粒子/反粒子振荡存在下的暗物质遗迹丰度的演化。我们展示了如何振荡重新开放的参数空间的非对称暗物质模型,特别是在允许大(WIMP尺度)DM群众的方向。最后,我们约束参数空间在这个框架中,通过应用最新的界限,从间接检测信号的零化DM。
2012-12-30 hep-ph
Photon spectra from quark generation by WIMPs
本文给出了适用于宽质量范围内的WIMP湮没光子谱的拟合公式。我们举例说明我们的结果为CC通道。
2010-11-10 astro-ph.CO hep-ph
The Electrosphere of Macroscopic "Quark Nuclei": A Source for Diffuse MeV Emissions from Dark Matter
我们利用一个夸克-费米模型计算了夸克反物质块的电层结构,这些块被假定为构成了大部分的暗物质。这提供了一个单一的自洽的密度分布从超相对论密度的非相对论玻尔兹曼制度,用于目前微观合理的计算的几个属性的金块,包括他们的净电荷,和比例的MeV到511千电子伏的电子湮灭的排放量。我们发现,计算出的参数与以前的现象学估计的基础上的观测假设,金块是一个来源的几个原因不明的弥漫性排放的银河系。由于不需要任何唯象参数来描述这些观测,计算提供了另一个非平凡的验证暗物质的建议。电层的结构是相当普遍的,在奇夸克星的表面也是有效的,如果它们存在的话。
2010-10-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (III) The Mysteries of the Milky Way UV Background
University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校)
研究通过模拟太阳系周围区域,计算轴子夸克 nugget 暗物质与重子相互作用产生的FUV辐射特征,发现其与观测到的FUV过剩一致,暗示暗物质与重子相互作用的新来源。
2025-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Diffuse x-rays: Directly Observing Dark Matter?
对银河系核心的几次独立观测表明了迄今无法解释的能量来源。我们认为,暗物质在密集的反物质块的形式可以提供一个自然的网站为电子和质子湮灭,提供511千电子伏的光子,伽马射线,和扩散千电子伏的x射线辐射。我们发现,反物质块的暗物质识别与观测到的排放是一致的,我们对他们的光谱和形态作出明确的预测。如果正确的话,我们的建议不仅可以识别暗物质并解释重子生成,而且可以通过X射线观测直接探测银河系中的物质分布。
2008-10-14 astro-ph hep-ph
Neutrino emission and initial evolution of axionic quark nuggets
在\cite{zhitnitsky} - \cite{zhitnitsky13}中引入的轴子夸克块是冷暗物质的候选者,此外,冷暗物质可能与重子生成有关。本工作研究了它们的演化,直到它们进入色超导相。在\cite{zhitnitsky5}中已经考虑了这种演化,其中得出的结论是,在物体的大部分上诱导了大的化学势$μ$。在\cite{zhitnitsky5}中,以在围绕物体的畴壁处积累的重子数为主,并认为内外通量是相互补偿的,可以忽略。在目前的工作中,考虑到的可能性,即大部分的重子数的贡献可能是相关的在初始阶段,该对象可能会发出大量的中微子,由于夸克-反夸克湮灭。其结果是物体的更剧烈的收缩,也许是更有效的冷却。因此,所得到的对象可以具有较小的尺寸。即使考虑到这些修正,也可以得出结论,这些天体的宇宙学应用并没有被破坏。这些应用将在本文中讨论。
2021-09-24 gr-qc hep-ph hep-th
Quark Matter Induced Extensive Air Showers
如果我们银河系的暗物质是由处于彩色超导相的夸克或反夸克组成的,那么这些物体穿过地球大气层的通量将很小,但不为零。一个夸克物质块只会在大气中沉积一小部分动能,而且很可能无法探测到。然而,如果撞击的物体是由反夸克组成的,那么沉积的能量可能相当大。在这种情况下,核块内的核湮灭将引发广泛的空气簇射,其粒子含量类似于高能宇宙射线产生的粒子。本文定性地描述了这种簇射的基本性质。由一个单一的超高能核引发的空气簇射的几个区别将被描述,使这些事件从宇宙射线背景区分开来。这些微妙的特征可能意味着高能宇宙射线光谱的一部分实际上可能是由于这种类型的暗物质相互作用。估计流量的暗物质块和能量沉积在大气中是这样的皮埃尔俄歇天文台可能会证明一个理想的设施,把重夸克物质的流量限制对象。本文试图突出的最佳技术,通过广泛的空气簇射信号寻找夸克物质签名。
2011-05-03 astro-ph.HE hep-ph
Impact of reactor antineutrinos on the neutrino floor in low-mass WIMP-like dark matter searches
National Institute of Science Education and Research, an OCC of Homi Bhabha National Institute(印度科学教育与研究国家研究所,霍米·巴巴国家研究所的附属机构)
研究评估了反应中微子对低质量WIMP暗物质搜索中微子底板的影响,发现近距反应堆可显著降低探测灵敏度。
2025-11-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
WIMP Theory Review
对暗物质的直接、间接和对撞机搜索的互补性提高了我们对暗物质粒子性质的理解。在这篇简短的评论中,我们提出了一个步骤的基本性质的暗物质的直接检测实验,通过一些潜在的暗物质信号的伽马射线,X射线,和反物质,最后讨论的前景WIMP在未来十年。
2017-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Semi-Hooperon: Gamma-ray and anti-proton excesses in the Galactic Center
使用费米-LAT数据,在我们的银河系中心观察到了令人困惑的GeV能量的伽马射线过剩。它的起源仍然是未知的,但它很好地拟合了弱相互作用大质量粒子(WIMP)湮灭成夸克,其横截面在$10^{-26}{\rm cm^3 s^{-1}}$周围,质量为$20-50$ ~GeV,这是迅速重新审视的情景。在反质子中也发现了类似的WIMP性质,AMS-02数据可能也来自银河系中心。在这项工作中,我们探索了用半湮灭暗物质(被称为半Hooperon)拟合这些过剩的可能性,其中过程${\rm WIMP\, WIMP \rightarrow WIMP\, X}$负责伽马射线过剩,其中X=h,Z。半湮灭的一个有趣的特点是改变的遗物密度预测相比,标准的情况下,和可能性,以减轻严格的限制所产生的直接检测搜索。此外,我们讨论了哪些模型可能会产生一个成功的半Hoooperon设置的上下文中的$\mathcal{Z}_3$,$\mathcal{Z}_4$和额外的“黑暗”规范对称性。
2017-11-13 hep-ph
A Precision Search for WIMPs with Charged Cosmic Rays
AMS-02已经达到了探测正则热WIMP的灵敏度,因为它们被湮没成反质子。由于数据的高精度,天体物理背景的不确定性已成为间接暗物质探测的最大限制因素。在这项工作中,我们系统地量化和-在可能的情况下-减少反质子背景的不确定性。我们通过结合反质子、B/C和正电子数据来约束带电宇宙射线的传播。截面的不确定性是从广泛收集的加速器数据中确定的,并且是有史以来第一次被充分考虑在内。这使我们能够通过光谱特性来鲁棒地约束甚至次主导的暗物质信号。对于一个标准的NFW暗物质配置文件,我们能够排除热WIMP的质量高达570 GeV的湮灭成底夸克。虽然我们证实了与质量约为80 GeV的暗物质兼容的报告过量,但在我们的分析中,其局部(全球)意义仅达到2.2 sigma(1.1 sigma)。
2017-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the detection of AQNs in large liquid detectors
本研究围绕暗物质可能包含的轴子(反)夸克块(AQN)这类奇异粒子,梳理其核心特征后,探究了借助大型液体探测器的未来地面与地下实验搜寻该稳定超大质量粒子的潜在实验信号,并结合探测系统特性展开讨论。
2024-05-21 hep-ph physics.ins-det
Leptophilic Effective WIMPs
有效的WIMP模型是标准模型的最小扩展,它通过"WIMP奇迹“解释了暗物质的遗迹密度。在这篇论文中,我们考虑了具有三线性耦合的有效WIMP的现象学轻子和一个新的“轻子伙伴”粒子。观测到的残余丰度确定了立方耦合的强度,因此模型的参数由WIMP和轻子伙伴粒子的质量定义。这给出了一个简单的参数空间,对撞机和直接检测实验可以在定义良好的物理极小假设下进行比较。最灵敏的对撞机探测器是寻找轻子+ MET,而最灵敏的直接探测通道是来自环图的核散射。对撞机和直接探测搜索是高度互补的:对撞机给出了唯一有意义的约束条件时,暗物质是自己的反粒子,而直接探测通常更敏感,如果暗物质不是自己的反粒子。
2014-02-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
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
Indirect Detection of Dark Matter WIMPs in a Liquid Argon TPC
我们评估的前景间接检测弱相互作用的大质量粒子使用大型液态氩TPC探测器。信号事件将由高能电子(反)中微子组成,这些中微子来自太阳核心WIMP湮灭产生的$τ$轻子和$b$夸克的衰变。由于所考虑的实验装置提供了极好的角分辨率和粒子识别能力,来自大气中微子的背景污染预计是低的。我们评估的事件率作为其弹性散射截面与核子的函数的湮灭WIMP预测。这种技术对于轻于$\sim100$ GeV的WIMP特别有用
2004-10-14 hep-ph
Model independent determination of the dark matter mass from direct detection experiments
确定暗物质(DM)的质量对于理解暗物质至关重要。我们提出了一种新的DM速度分布的参数化,这将使DM质量被准确地测量使用弱相互作用大质量粒子(WIMP)的直接检测实验的数据。具体来说,我们参数化的速度分布的自然对数作为一个多项式的速度v.我们证明,使用模拟数据从即将到来的实验,通过拟合的WIMP质量和相互作用的横截面,随着多项式系数,我们可以准确地重建WIMP质量和速度分布。这种新方法是第一次证明,一个准确的,公正的重建的WIMP质量是可能的,而无需事先假设的分布函数。我们预计,这种技术将是非常宝贵的,在未来的实验数据的分析。
2013-07-18 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on WIMP Dark Matter from the High Energy PAMELA $\bar{p}/p$ data
一个新的计算$\bar{p}/p$比在宇宙射线进行比较,最近的PAMELA数据。良好的匹配高达100 GeV允许设置约束的外来贡献热WIMP暗物质候选人。我们推导出严格的限制可能增强的WIMP \pbar通量:一个$m_{\rm WIMP}$ =100 GeV(1 TeV)的信号不能增加超过一个因素6(40)没有溢出PAMELA数据。通过$W^+W^-$通道的湮灭也被检查并与$e^+/(e^-+e^+)$数据交叉检查。这种情况是强烈不赞成的,因为它不能同时重现正电子和反质子的测量。
2009-02-23 astro-ph hep-ph
Constraining WIMP magnetic moment from CDMS II experiment
我们考虑一个简并或近简并的暗物质扇区,其中一个相当大的磁矩的几乎狄拉克型中性暗物质候选人N是预期的。然后,由于软光子交换,在低Q^2区域,直接探测N的截面可以被增强。我们根据最近的CDMS II报告讨论了此类模型的含义。
2010-08-26 hep-ph
A new connection between WIMP dark matter and the hierarchy problem
King’s College London(伦敦国王学院);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Harvard University(哈佛大学)
本文提出WIMP暗物质质量与希格斯玻色子质量之间的临界联系,通过新物理机制解释暗物质的热 relic 丰度和真空稳定性。
2025-12-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Neutron Stars as the Dark Matter detectors
该研究提出轴子夸克块(AQN)暗物质模型与中子星相互作用可触发磁重联加热表面,缓解温度预测与观测的不一致,并伴随硬X射线发射作为观测信号。
2024-03-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Effective WIMPs
热暗物质遗迹丰度的"WIMP奇迹"激发了弱尺度暗物质与标准模型粒子的可重正化耦合。我们研究极小模型与这种耦合,解释暗物质作为一个热遗迹。该模型包含一个单重态暗物质粒子与立方重正耦合之间的标准模型粒子和"伙伴"粒子与相同的规范量子数的标准模型粒子。暗物质的自旋为0、1/2或1,可能是也可能不是自己的反粒子。每个模型有3个参数:暗物质和标准模型伙伴的质量,以及立方耦合。要求正确的遗物丰度给出了一个2维参数空间,其中碰撞器和直接检测约束可以直接比较。我们专注于暗物质与有色粒子相互作用的情况。我们发现,碰撞和直接检测搜索是显着的互补性,这些模型。对于暗物质不是其自身反粒子的情况,直接检测极限要求暗物质质量在多TeV范围内,在对撞机实验中极难探测。暗物质是它自己的反粒子的模型受到对撞机搜索单喷流和喷流+MET信号的强烈约束。这些模型受到直接探测的限制,主要是在暗物质和伙伴质量接近简并的极限附近,对撞机搜索变得更加困难。
2013-07-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Prospects for determining the particle/antiparticle nature of WIMP dark matter with direct detection experiments
最近指出,来自至少三个不同目标的直接探测信号可以用来确定暗物质(DM)粒子是否不同于其反粒子。在这项工作中,我们详细研究了这种测试在不同条件下的可行性,为未来的探测器的建议的动机。具体来说,我们进行似然拟合模拟数据的假设下,DM粒子是相同的或不同的反粒子,并确定的意义,前者可以被拒绝,有利于后者。在我们的分析中,我们考虑了3种不同的DM质量值($50$ GeV、$300$ GeV、$1$ TeV)和4种不同的实验系综,每种系综由至少3种不同的靶组成--Ar和Ar加上以下之一:Si、Ge、$\mathrm{CaWO_4}$或Ge/ $\mathrm{CaWO_4}$。对于这些实验合奏和每个DM质量,预期的歧视意义计算作为DM-核子耦合的函数。在最好的情况下,判别显著性可以达到$\mathcal{O}(3σ)$的四个合奏考虑,和$\mathcal{O}(5σ)$的合奏,包括$\mathrm{Si}$,强调需要各种实验目标,以确定DM属性。这些结果表明,未来的直接探测信号可以用来排除,在统计学上显着的水平,一个马约拉纳或真正的DM粒子,给出了一个关键的线索的身份暗物质。
2017-10-13 astro-ph.HE hep-ph
Bound states of WIMP dark matter in Higgs-portal models. Part II. Thermal decoupling
希格斯双重态可以介导多TeV粒子与标准模型的弱相互作用之间的长程相互作用,而它的发射可以导致非常快速的束缚态形成过程和束缚到束缚的跃迁。利用在另一篇论文中计算的速率,我们计算了多TeV WIMP暗物质与Higgs粒子耦合的热退耦,并表明通过Higgs偶态发射和衰变形成的亚稳态暗物质束缚态能显著降低残余物密度.这反过来意味着WIMP暗物质可能比先前预期的要重得多,或者相反,对于给定的质量,暗物质与希格斯粒子的耦合可能比先前预测的要低得多,从而改变了暗物质现象。虽然我们专注于一个最小的单重态-二重态模型在共湮灭制度,我们的计算可以扩展到更大的多重态,其中所考虑的影响预计将更加显着。
2021-09-02 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
Experimental signatures of a new dark matter WIMP
如果WIMP的质量为$c^2$/$\sim 72$ GeV,那么它的质量与观测到的暗物质丰度是一致的,并且与直接探测、间接探测和对撞机实验的极限是一致的。这也与费米-LAT从银河系中心(和其他来源)观测到的伽马射线的分析一致,也与AMS-02观测到的反质子的分析一致,AMS-02观测到的过量反质子被归因于暗物质湮灭。惰性双重态模型(IDM)也取得了这些成功,但现象学却大不相同:IDM的暗物质候选者与其他新粒子有一阶规范耦合,而目前的候选者则没有。除了通过湮灭产物的间接探测外,似乎可以在目前计划中的最灵敏的直接探测和对撞机实验中观察到目前的粒子。
2021-07-16 hep-ph
Last Electroweak WIMP Standing: Pseudo-Dirac Higgsino Status and Compact Stars as Future Probes
电弱WIMP受到直接探测、间接探测和对撞机实验的严格审查。尽管如此,最简单的WIMP之一,纯希格西诺(伪狄拉克)仍然难以捉摸。我们提出了一个最新的评估目前的实验约束中性伴子暗物质。目前纯希格西诺暗物质的最强束缚可能来自AMS-02对反质子的测量,尽管对这些结果的解释有相当大的不确定性。我们讨论了未来的天体物理观测是否可以提供新的方法来测试希格斯诺暗物质,特别是在具有挑战性的制度与两个中性希格斯诺之间的MeV质量分裂。我们发现,加热白矮星的湮灭捕获通过非弹性散射的希格斯玻色子可能是一个有用的探测,虽然它将需要具有挑战性的观测遥远的矮星系或令人信服的情况下作出大量的暗物质内容在半人马座欧米茄,一个球状星团,可能是一个破碎的矮星系的遗迹。白矮星和中子星为天文观测提供了一个目标,最终可能有助于关闭具有弱相互作用的暗物质参数空间的最后一个,也是最困难的角落。
2017-12-22 hep-ph
Indirect Evidence for Neutralinos as Dark Matter
利用WMAP测量的残骸密度,可以用一种与模型无关的方法确定WIMP湮没截面。如果假设WIMPS是超对称的中性伴子,那么超对称参数空间中只有有限的区域与湮灭截面相匹配。结果表明,由此产生的正电子,反质子和伽马射线从中性伴子湮灭(主要进入b-bbar夸克对)提供了正确的形状和数量级的银河系模型中丢失的伽马和硬正电子通量,并与反质子的生产是一致的。
2003-12-02 hep-ph
Neutrino flavor ratios as diagnostic of solar WIMP annihilation
我们认为中微子(和反中微子)的味道到达地球的中微子产生的湮灭弱相互作用的大质量粒子(WIMP)在太阳的核心。在密度矩阵形式下,研究了太阳物质对产生的$\agt$ GeV中微子味传播的影响。物质效应,包括质量态能级交叉,影响的味道通量相当大。这里的论述有点教育性,因为它从太阳中心的单一味道的绝热演化开始,$θ_{13}$设置为零,并进展到从太阳核心到地球的WIMP衰变中预期的味道比率的完全现实的处理。在完全真实的计算中,包括非绝热能级交叉,以及$θ_{13}$和CP破坏相$δ$的可能非零值。由于物质中的共振增强,甚至小于一定程度的$θ_{13}$的非零值可以显著地影响风味传播。正常和倒置的中微子质量层次被认为是。我们的主要结论是,测量$\agt$ GeV太阳中微子的味比(除了能谱)可以提供WIMP模型之间的区分。特别是,我们证明了在地球上的中微子从两个主要类的WIMP最终状态,即$W^+ W^-$和95% $b \bar{b}$ + 5% $τ^+τ^-$的味道差异。相反,如果WIMP的性质是从未来加速器的生产中学习的,那么$\agt$ GeV太阳中微子的风味比可能有助于推断$θ_{13}$和质量等级。
2007-08-08 astro-ph hep-ph
Dark matter with photons
如果宇宙中存在的暗物质湮灭为标准模型粒子,它一定对地球上探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,但所产生的光谱的某些特征可以以相当独立于模型的方式进行分析。在这篇文章中,我们简要地修改了完整的光子光谱从WIMP湮灭到标准模型粒子-反粒子对获得广泛的蒙特卡罗模拟和随后的拟合函数Dombriz等人。在广泛的WIMP质量。为了说明这些拟合函数的有用性,我们提到这些结果如何可以应用到所谓的膜世界理论,其波动,branon,表现为WIMP,因此可以自发地湮灭在SM粒子。随后在银河系dSphs和银河系中心的暗物质间接搜索框架中的$γ$射线信号可能为这种情况提供了第一个证据。
2011-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Antideuteron fluxes from dark matter annihilation in diffusion models
反氘核是暗物质间接探测最有希望的银河宇宙线相关目标之一。目前,通量只有上限,但新实验的发展,如GAPS和AMS-02,为不久的将来的积极测量提供了令人兴奋的前景。在本文中,我们提出了一个新的和更新的计算的次级和初级反氘核通量。我们采用一个两区扩散模型,成功地再现宇宙射线核数据和观测到的反质子通量。我们回顾了核和天体物理的不确定性,并提供了一个最新的二次(即背景)反氘通量。的主要(即信号)的贡献计算通用WIMP湮灭的星系晕:我们明确考虑和量化的各种来源的不确定性的理论评估。传播的不确定性,如反质子的情况,是相当大的。尽管如此,反氘核提供了一个令人兴奋的目标,间接暗物质检测低和中等质量的WIMP暗物质。然后,我们展示了在各种超对称模型中的中性伴子暗物质的未来实验的能力。
2008-03-18 astro-ph hep-ex hep-ph
DarkSUSY 6 : An Advanced Tool to Compute Dark Matter Properties Numerically
暗物质的本质仍然是科学界的关键问题之一。弱相互作用大质量粒子(WIMPs)是最有动力的粒子物理候选者之一,可以通过使用标准的大爆炸热力学来解释测量的暗物质密度。我们在这里介绍一个全新的版本的广泛使用的DarkSUSY包,它允许计算这样的暗物质粒子的属性数值。使用DarkSUSY 6,人们可以准确地预测来自暗物质的大量天体物理信号,例如低背景计数实验中的直接探测率和来自星系晕的反质子、反氘核、伽马射线和正电子的间接探测信号,或者来自地球或太阳中心的高能中微子。对于像WIMP这样的热产生的暗物质,高精度的工具可以用来计算今天宇宙中的遗迹密度,以及最小的暗物质原晕的大小。此外,该代码允许计算暗物质自相互作用率,这可能会影响小宇宙尺度下暗物质的分布。与早期版本相比,DarkSUSY 6引入了许多重要的物理改进和扩展。然而,这个版本最基本的新特性是代码已经完全重新组织,并变成了高度模块化和灵活的形状。因此,在不同的预先实现的暗物质候选者之间切换变得直截了当,就像添加新的WIMP或非WIMP粒子模型或以完全用户指定的方式替换任何给定的功能一样。在这篇文章中,我们描述了计算机包背后的物理学,以及DarkSUSY的主要修订版的主要结构和哲学。详细的手册与公开发布一起提供在www.darksusy.org上。
2018-08-24 astro-ph.CO hep-ph
Is the Dark Matter interpretation of the EGRET gamma ray excess compatible with antiproton measurements?
扩散星系EGRET伽马射线数据显示,与传统的银河系模型的预期相比,超过1 GeV的能量明显过剩。这种过剩显示了暗物质湮灭所预期的所有特征:a)它存在,并且在所有天空方向上都有相同的光谱,而不仅仅是在银河平面上,正如预期的那样。b)它显示了一个有趣的子结构,在距离星系中心14 kpc的甜甜圈形状的环,那里的恒星环表明可能有一个矮星系的坠落。从多余的WIMP质量的光谱形状估计为50和100 GeV之间,而从强度的晕轮廓重建,这是为了解释在旋转曲线中的斜率在约11 kpc的特殊变化(由于在14 kpc的DM环)。最近,Bergstrom等人声称,EGRET γ射线过剩的DM解释被反质子通量排除在外,因为在他们的各向同性扩散传播模型中,反质子的通量将远远超过观测到的通量。然而,由于垂直于圆盘的粒子对流和局部环境的不均匀性,传播在很大程度上是各向异性的。结果表明,各向异性传播可以减少反质子产额的数量级,而仍然是一致的B/C比。因此,很难用反质子来搜索{ \it light} DM粒子,因为它们产生与背景相似的反质子谱,但反质子是调整传播模型中许多简并参数的完美手段。
2006-12-16 astro-ph hep-ph
Antiproton Bounds on Dark Matter Annihilation from a Combined Analysis Using the DRAGON2 Code
本研究利用DRAGON2联合拟合AMS-02反质子比与多种次级宇宙线数据并进行贝叶斯扫描,未发现显著暗物质信号,仅得到低显著性的约70 GeV WIMP残差。
2024-01-24 astro-ph.HE hep-ph
Evolution and Possible Forms of Primordial Antimatter and Dark Matter celestial objects
分析了原初反物质畴和暗物质天体的结构和演化。描述了相对论性低密度反物质畴。相对论FRW理想流体解被发现用于表征i)超高密度反物质畴,ii)高密度反物质畴和iii)致密反物质畴。分析了可能的子域结构。概述了演化到星系形成时的结构。与其他原始天体进行了比较。概述了反星的特征。在WIMP暗物质团块的情况下,他们的生存到现在的时间的机制进行了讨论。研究了第五种力引起的中微子聚团的宇宙学特征。
2022-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Indirect Evidence for the Supersymmetric Nature of Dark Matter from the Combined Data on Galactic Positrons, Antiprotons and Gamma Rays
两个新的观察结果加强了我们宇宙中冷暗物质成分的超对称性:首先,研究表明,关于核丰度、B/C -和10 Be/9 Be比率的新数据对银河系模型中的扩散参数的约束如此强烈,以至于它们导致扩散硬伽马射线、反质子和硬正电子的产生明显不足,如果没有反常的来源或反常的能量依赖的扩散系数被假定。第二,利用WMAP精确测量的残骸密度,可以用一种与模型无关的方法确定WIMP湮没截面。如果假设WIMPS是超对称的中性伴子,那么只有有限的参数空间区域与湮灭截面相匹配。结果表明,由此产生的正电子,反质子和伽马射线从中性伴子湮灭(主要是到b-夸克)提供了正确的形状和大小的银河系模型中丢失的通量。如果考虑到超对称性所预言的暗物质,扩散伽马射线、正电子和反质子的银河系光谱的整体拟合概率将从10^{-8}提高到0.5。这相当于在高斯误差的情况下暗物质的超对称性质的大约6西格玛证据。
2003-09-03 hep-ph
Potential for definitive discovery of a 70 GeV dark matter WIMP with only second-order gauge couplings
随着天文观测及其解释的改进,冷暗物质(CDM)的情况变得越来越有说服力。CDM的一个特别吸引人的版本是一种质量接近电弱尺度的弱相互作用大质量粒子(WIMP),它在早期宇宙湮灭后自然会有观测到的遗迹丰度。但是,为了使WIMP符合目前严格的实验限制,它必须具有相对较小的横截面,以供间接,直接和对撞机检测。使用我们的计算和估计这些横截面,我们讨论了潜在的发现最近提出的暗物质WIMP的质量约为70 GeV/c $^2$和只有二阶耦合W和Z玻色子。有证据表明,间接探测可能已经实现,因为费米-LAT探测到的伽马射线和AMS-02观测到的反质子的分析与70 GeV的暗物质具有我们计算的$\langle σ_{ann} v \rangle \approx 1.2 \times 10^{-26} $ cm $^3$ /s一致。LZ和XENONnT的估计灵敏度表明,这些实验可能在未来几年内实现直接检测,因为我们估计相关的横截面略高于$10^{-48}$ cm $^2$。其他实验,如PandaX,SuperCDMS,特别是DARWIN,应该能够在更长的时间尺度上进行确认。高亮度LHC可能在大约15年内实现对撞机探测,因为我们估计对撞机的横截面略低于1飞秒。在15-35年内,更强大的对撞机实验(如未来的圆形对撞机)应该能证实这一点。
2022-10-24 hep-ph
Indirect detection, direct detection, and collider detection cross-sections for a 70 GeV dark matter WIMP
假设一个暗物质分数$Ω_{DM} = 0.27$和一个约化的哈勃常数$h = 0.73$,我们得到一个值为70 GeV/c $^2$的质量的暗物质WIMP,我们以前提出的。我们还得到了一个值的湮灭截面给出的$\langle σ_{ann} v \rangle = 1.19 \times 10^{-26} $厘米$^3$ /s在目前的宇宙中,符合目前的限制矮球状星系。质量和横截面都与费米-LAT观测到的银河系中心伽马射线和AMS-02观测到的反质子的分析一致,如果这些数据被解释为暗物质湮灭的结果。在基于Xe的实验中直接探测的自旋无关截面估计略高于$10^{-48}$ cm $^2$,大概刚好在LZ和XENONNT实验的范围内,需要$\gtrsim 1000$天的数据采集。通过矢量玻色子聚变产生高能质子碰撞的截面估计为$\sim 1$ femtobarn,可能在高光度LHC的范围内,伴随着两个喷流,丢失了$\ge 140$ GeV的能量。
2022-10-08 hep-ph