Supersymmetry and Dark Matter post LHC8: why we may expect both axion and WIMP detection
在后LHC 8时代，人们认为超对称模型参数空间的剩余部分在EW扇区（EWFT）中得到了高度微调。我们讨论了如何传统的措施高估超对称理论的EWFT。辐射驱动的自然超对称性（RNS）模型保持了超对称性大统一理论的范式，EWFT较低，约为10%，但其特征是轻希格斯~100-300 GeV，弱相互作用暗物质热丰度不足。对强CP问题实施超对称DFSZ解决方案可以解释小μ参数，但表明暗物质应该主要由轴子和少量类似希格斯诺的WIMP混合组成。虽然RNS可能逃脱LHC 14的搜索，但我们希望最终能直接检测到WIMP和轴子。一台能量为\sqrt{s} ~ 500-600 GeV的e^+e^-对撞机应该能对预言的轻希格斯玻色子进行彻底的搜索。
2013-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Enhancing Direct Detection of Higgsino Dark Matter
Stanford University（斯坦福大学）；University of Delaware（特拉华大学）
针对Higgsino暗物质的非弹性散射特性，提出在探测器周围添加重元素（如铅、铀）以及考虑地球内部铀、钍和大麦哲伦云增强高速尾分布，可显著提升JUNO、SNO+等探测器的灵敏度，覆盖剩余参数空间。
2026-07-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Prospects for axion detection in natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter: back to invisible?
在自然界是自然界的假设下，我们扩展了标准模型，使之包含了超对称性来稳定电弱扇区，包含了PQ对称性来稳定QCD扇区。自然超对称性产生于超对称性μ问题的Kim-Nilles解，它允许一个小的层次，其中μ ~ f_a^2/M_P ~ 100-300 GeV，而超对称性粒子质量尺度m（SUSY）~ 1-10 TeV >> μ。这样，暗物质就由两种粒子组成：一种是类希格西诺的弱相互作用粒子，另一种是超对称的DFSZ轴子。允许的轴子质量值m（轴子）的范围取决于混合轴子higgsino遗迹密度。在这种情况下，m（轴子）的范围实际上受到直接和间接检测实验中WIMP的限制。我们在微波腔实验中绘制了预期的轴子检测率。轴子-光子-光子耦合被带电希格西诺对反常耦合的贡献严重削弱。在这种情况下，轴子可能会撤退，至少暂时，回到近不可见的状态。从我们的研究结果，我们敦促新的想法的技术，探测更深入和更广泛的轴子耦合与轴子质量参数空间。
2017-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Heavy-element paleodetectors for Higgsino dark matter
Leinweber Institute for Theoretical Physics, Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学莱因韦伯理论物理研究所）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Delaware and the Bartol Research Institute（特拉华大学物理与天文系及巴托尔研究所）；Department of Physics, University of Washington（华盛顿大学物理系）
提出使用含铅等重元素的古老矿物作为古探测器，通过探测WIMP-核子散射损伤痕迹来研究非弹性暗物质Higgsino，可探测质量分裂达920 keV，并放宽了对放射纯度和深度的要求。
2026-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
WIMP Dark Matter from Gravitino Decays and Leptogenesis
B-L对称性的自发破缺通过跷跷板机制自然地解释了观测到的小中微子质量。最近我们证明，如果引力子是最轻的超粒子（LSP），超对称理论中B-L破缺的宇宙学实现可以成功地产生早期热宇宙的初始条件，即熵、重子不对称性和暗物质。这意味着中微子和超粒子质量之间的关系。在这里，我们将我们的分析扩展到非常重的引力子的情况下，它的动机是暗示在大型强子对撞机的希格斯玻色子。我们发现，非热生产的“纯”wino或higgsino LSP，即弱相互作用的大质量粒子（WIMPs），在重引力子衰变可以解释观测到的暗物质的量，同时履行的约束所施加的原始核合成和leptogenesis范围内的LSP，引力子和中微子的质量。例如，质量为0.05 eV的最轻中微子需要质量低于900 GeV的希格西诺和至少10 TeV的引力子。
2012-07-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Is natural higgsino-only dark matter excluded?
超对称（SUSY）粒子物理模型对电弱自然性的要求，要求轻希格斯介子不能太远离m（weak）~ m（W，Z，h）~100 GeV的弱标度。另一方面，大型强子对撞机希格斯质量测量和sparticle质量限制指向超对称性打破规模在多TeV政权。在这样的条件下，最轻的超对称粒子预计将主要是一个类希格斯诺的中性伴子，具有不可忽略的高志子成分（自然性要求）。然后发现在自然超对称模型中计算的热WIMP丰度通常比其测量值低5-20倍。为了获得与观测的一致性，要么必须存在额外的DM粒子（轴子是一个很好的动机可能性），要么必须增加额外的非热机制来增加中性伴子的丰度。我们比较了目前的直接和间接的WIMP探测极限的三个自然超对称模型的基础上重力，异常和mixing调解。我们表明，自然希格斯只暗物质的情况下，非热生产机制增加其遗迹密度，基本上被排除在PandaX-II，LUX和氙-1t实验的直接检测约束的组合，并从费米-LAT/MAGIC观测矮球状星系的伽马射线的界限。
2018-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Nucleon scattering with higgsino and wino cold dark matter
大多是wino或higgsino的中微子被证明是兼容的，与最近的DAMA年度调制信号。这些暗物质候选者的核子散射率通常比通常考虑的bino高一个数量级。尽管早期宇宙中希格西诺和维诺数密度的热演化表明它们不是暗物质的候选者，但非热源，如引力子或反常介导的超对称性破缺中的模量衰变，表明它们可能是冷暗物质的主要来源。它们在高能对撞机上的隐蔽性更是推动了核子散射探测方法的分析。我们还提出了计算其预测的散射率与锗探测器，这还没有看到WIMP散射的证据。
2001-01-19 hep-ph
Aspects of the WIMP quality problem and R-parity violation in natural supersymmetry with all axion dark matter
该研究探讨了自然超对称中全轴子暗物质场景，分析了离散R对称性破缺导致的算符抑制、精确LSP衰变率，并利用LHC数据对RPV耦合施加严格上限，以确保LSP具有高RPC质量。
2025-05-25 hep-ph hep-th
Leaving no stone unturned in the hunt for SUSY naturalness: A Snowmass whitepaper
对超对称模型施加电弱标度自然度约束（低Δ EW），可得到质量谱特征为~100-300 GeV的轻希格斯介子，1-5 TeV标度的顶方子和胶子的高度混合，允许m_h ~125 GeV。第一代和第二代夸克可以很容易地生活在5-20 TeV的规模，从而提供了至少部分的超对称风味/CP问题的解决方案。对于LHC的这种模型，胶子对的产生之后是级联衰变到富含t-和b-夸克的末态以及多重轻子。LHC 14在300 fb^{-1}的能量范围计算为大约m_{\tg} 1.8 TeV。然而，μ参数的小幅度--自然性的必要条件--导致了一个独特的强子完全相同符号的双玻色子（W^ \pm W^ \pm）签名来自wino对生产。在具有统一质量的低Δ_{EW}模型中，这个特征产生了稍高的能区，可达m_{\tg} 2.1 TeV。的渺小|μ|这意味着ILC除了是Higgs工厂之外，还应该是Higgsino工厂，并且对于\sqrt{s} 600 GeV，完全搜索SUSY自然性似乎是可能的。由于类希格斯诺WIMP暗物质（DM）的热丰度不足，因此有足够的空间来贡献轴子DM。下一代的WIMP探测器，如具有吨级惰性液体靶的WIMP探测器，可以对类希格斯诺WIMP进行彻底的搜索。
2013-09-27 hep-ph
Radiative natural supersymmetry with mixed axion/higgsino cold dark matter
自然超对称性模型试图解决这个小的等级问题，方法是假定一个由\lesssim 200 GeV的轻希格斯介子和\lesssim 500 GeV的轻顶方子以及非常重的方子和TeV尺度的胶子组成的光谱。这样的模型有低的电弱微调，是安全的LHC搜索。然而，在MSSM的上下文中，他们预测的m（h）值太低，热产生的类希格斯诺WIMP的残余密度远低于暗物质（DM）的测量值。考虑到Higgs质量m_{H_u} > m_0的高尺度软超对称性破缺，在RG运行过程中会产生自然的抵消，并在电弱尺度下产生辐射诱导的低精细调谐。这个模型的辐射自然超对称性（RNS），与大的混合在顶部的squark部门，允许微调在5-10%的水平与TeV规模的顶部的squark和125 GeV的轻希格斯标量h。如果强CP问题是通过PQ机制解决的，那么我们期待一个暗物质的轴子-希格西诺混合物，其中一个或两个DM粒子可能被直接检测到。
2012-10-29 astro-ph.CO hep-ph
(Mainly) axion dark matter
QCD的强CP问题本质上是一个自然性问题：为什么在QCD拉格朗日量中，F \tilde{F}项被高度抑制，而似乎有必要解释为什么有三个而不是四个轻π？最优雅的解决方案假定一个自发破缺的Peccei-Quinn（PQ）对称性，这需要存在轴子场a。轴子场稳定到其势能的最小值，从而消除了进攻项，但产生了物理轴子，其相干振荡可以构成冷暗物质。直到现在，ADMX等实验才开始探索QCD轴子参数空间。由于一种真正的标量粒子--希格斯玻色子--已经被发现，人们可能会期望它的质量停留在轴子尺度f_a~ 10^{11} GeV。希格斯粒子的质量被超对称性优雅地稳定下来：在这种情况下，轴子伴随着它的axino和saxion超伙伴。要求自然也在电弱部门意味着希金森类WIMP，那么我们期待混合轴子WIMP暗物质。最终，我们将期望探测到轴子和WIMP，而轻希格斯玻色子的信号可能会在LHC出现，并且必须在ILC出现。
2015-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Supersymmetry with radiatively-driven naturalness: implications for WIMP and axion searches
通过坚持MSSM的电弱和QCD部分的自然性，暗物质产生的图像与通常的WIMP奇迹图像相比有了很大的改变。在具有辐射驱动自然性的超对称模型（辐射自然超对称模型或RNS）中，其中包括对强CP和超对称μ问题的DFSZ类解决方案，暗物质预计将是轴子和希格斯诺类WIMP的混合物。WIMP/轴子丰度计算需要同时求解一组描述准稳定轴子和轴子的耦合玻尔兹曼方程。在大多数的参数空间，轴子弥补了占主导地位的贡献的暗物质，虽然地区的WIMP优势也发生。我们给出了PQ标度f_a的允许范围，并与ADMX轴子探测器在不久的将来预期探测的值进行了比较。我们还显示了WIMP的检测率，这是抑制从通常的期望，因为现在WIMP只包括一小部分的总暗物质。尽管如此，吨级稀有液体探测器应该能够探测整个RNS参数空间。间接的WIMP检测率是不太有利的，因为它们是由耗尽的WIMP丰度的平方减少。
2015-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter direct detection in the MSSM with heavy scalars
我们探讨的暗物质检测前景的最小超对称标准模型的方案中的标量伙伴的费米子和希格斯粒子（除了标准模型一样的一个）被假定为非常重，并从低能谱。我们分析了中性伴子LSP（$χ_1^0$）的情况下，在GUT尺度的Gaugino质量参数是普遍的，也是他们是非普遍的情况下。这一分析是在100公斤类氙实验的框架内进行的。在一般情况下，一个重要部分的参数空间产生的暗物质遗迹密度测量WMAP可以探测和排除的情况下，没有检测到任何WIMP。在相反的情况下，一旦一个WIMP信号已被发现，我们表明，对于轻$χ_1^0$，这是一个higgsino-gaugino混合物，它是可能的，以有效地重建的质量和散射截面的中性伴子LSP。此外，我们表明，它也是可行的，把强约束的一些参数的拉格朗日，如希格西诺和高更诺质量参数。
2009-05-26 astro-ph.HE hep-ph
Leptogenesis scenarios for natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter
具有辐射驱动的电弱自然性的超对称模型需要质量约为100-300 GeV的轻希格辛。QCD扇区中的自然性通过Peccei-Quinn（PQ）轴子引起，导致混合轴子-higgsino暗物质。超对称DFSZ轴子模型提供了超对称μ问题的一个解决方案，而小层次μ m_{3/2}可能是PQ和隐藏扇区质量尺度不匹配的结果。传统的引力子问题现在被axino和saxion问题所扩展，因为后者的粒子也可以导致WIMP或暗辐射的过度产生，或者违反BBN约束。我们计算区域的T_R与m_{3/2}平面允许的BBN，暗物质和暗辐射的限制，为各种PQ尺度的选择f_a。这些地区相比，热leptogenesis，非热leptogenesis，振荡sneutrino leptogenesis和阿弗莱克-丁leptogenesis所需的值。后三个在PQ尺度f_a~ 10^{10}-10 12} GeV的参数空间的宽范围内是允许的，这也是自然性所支持的：f_a~ \sqrt{μM_P/λ_μ} \sim 10^{10}-10 12} GeV。这些f_a值对应于稍高于投影ADMX搜索区域的轴子质量。
2015-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Mainly axion cold dark matter from natural supersymmetry
通过避开超对称（自然超对称或SUSY）的电弱和QCD部分的微调，并通过调用SUSY μ问题的Kim-Nilles解决方案，我们得到了这样的模型，其中暗物质由轴子和类希格斯诺WIMP的混合物组成。在佩西-奎因破缺标度f_a~ 10 ^9 -10^{12} GeV的大范围内，我们可以预期大约有90-95%的轴子暗物质。在这种情况下，可以预期轴子和WIMP直接检测。
2015-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Spin-dependent constraints on blind spots for thermal singlino-higgsino dark matter with(out) light singlets
LUX实验最近对WIMP与核的自旋无关相互作用设置了非常强的约束。这些无效的结果可以容纳在NMSSM提供的LSP到核子的有效的自旋无关的耦合被抑制。我们调查热遗迹丰富的singlino-higgsino LSP在这些所谓的自旋独立的盲点，并获得当前的限制和前景直接检测的自旋相关的相互作用的LSP与核参数空间提供强有力的约束。我们表明，如果希格斯玻色子是唯一的轻标量的新的LUX约束设置的LSP质量的下限约为300 GeV，除了周围的$Z^0$玻色子质量的一半，通过$Z^0$交换共振湮灭占主导地位的小范围。XENON 1 T将探测整个范围的LSP质量，除了一个微小的$Z^0$共振区域，可以通过LZ实验进行测试。这些结论适用于一般的单重态-二重态暗物质主要湮灭于$t\bar{t}$。光单重态（伪）标量的存在一般放松的约束，因为新的LSP（共振和非共振）湮灭通道变得重要。即使远离共振区，来自LUX的LSP质量的下限放宽到约250 GeV，而XENON 1 T可能对高于约400 GeV的LSP质量不敏感。
2017-04-29 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
CTA in the Context of Searches for Particle Dark Matter - a glimpse
在这方面的贡献，CTA的潜在作用，在其他检测方法的背景下，粒子暗物质的检测简要讨论了观众的伽马射线天文学家。特别是搜索新的粒子在大型强子对撞机和探测暗物质粒子在深地下探测器被认为是。弱相互作用大质量粒子（WIMP）将从（a）灵敏度预测的稳健性、（b）时间轴和（c）范围等方面对各种方法进行比较。可达范围的估计将依赖于模型。考虑到我们对暗物质的性质一无所知，以及即使在给定的框架（例如超对称性）内探测技术的互补性，我们可能需要所有的方法和最灵敏的实验。我们的讨论将在某种程度上更具限制性，以便能够更加具体。在不完全的情况下，假设WIMP范式描述自然，CTA更有可能发现多TeV WIMP暗物质，而对于较低质量的直接检测和LHC有更好的前景。我们将用最重要的超对称性的例子来说明这个结论，但要提到有效场论或简化的模型。我们将评论一些模型预测高质量的WIMP，特别是1 TeV的希格西诺和维诺WIMP，以及最小的暗物质，并指出相关的最新测量的异常磁矩的μ子的CTA的作用，在搜索超对称性。
2016-10-11 astro-ph.HE hep-ph
Anomaly mediated SUSY breaking model retrofitted for naturalness
异常介导的超对称破缺（AMSB）模型似乎变得越来越不可信，由于1。难以产生希格斯质量m（h）~125 GeV，2。典型的非自然超粒子谱，其特征在于大的超电势μ项和3.一个像葡萄酒一样的最轻超对称粒子（LSP）作为暗物质的可能性现在似乎被排除了。在本文中，我们提出了一些小的修改，解决这三个问题的范式模型。而不是添加一个通用的散装标量质量，以避免快子slepton，我们添加不同的希格斯和物质标量软质量，然后允许轻希格斯。为了与实测的Higgs质量相一致，我们还加入了体三线性软项。随后的自然广义AMSB（nAMSB）模型，然后有一组轻希格斯玻色子的质量附近的弱标度m（W，Z，h）~100 GeV的自然所需的，而winos填充几百GeV的范围和胶子和squarks占据多TeV的范围。对于LHC的搜索，维诺对的产生，然后衰变到相同符号的diboson签名通道提供了极好的前景，发现在高光度LHC随着higgsino对生产导致软双轻子加喷（s）+MET。一台线性e^+e^-对撞机在高于希格西诺对产生阈值的情况下运行，应该能够将AMSB的高吉诺谱与统一或海市蜃楼统一的情形区分开来。暗物质被认为是一种类似希格斯诺的弱相互作用粒子和轴子的混合物。
2018-01-29 hep-ph
Higgsino Above the Sea of Fog
Brown University（布朗大学）；Harvard University（哈佛大学）
该研究针对LZ合作组报告的单原子核反冲事件，分析了1.1 TeV热希格斯微子暗物质模型的参数空间，探讨了其超对称紫外完备性及非热宇宙学情景，为相关实验提供了方向。
2026-10-08 hep-ph
Can blind spots save neutralino dark matter in natural supersymmetry models?
University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；INFN, Sezione di Roma, c/o Dip. di Fisica, Sapienza Università di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部，附罗马大学物理系）；University of Cyprus（塞浦路斯大学）
研究自然超对称模型中轻希格斯诺暗物质能否被盲点拯救，通过研究μ不同取值的模型，发现幸存盲点在非自然区域，在特定模型框架内稳定轻希格斯诺暗物质不受青睐，不稳定的轻希格斯诺模型或为优选。
2026-07-08 hep-ph
Recent Developments in Supersymmetric Dark Matter
本文对超对称暗物质理论分析的一些最新进展作了简要的评述。这包括wimp速度和密度的不确定性的影响，以及质子夸克密度的不确定性的影响。还分析了高吉诺扇区的非普适性的影响及其对确定冷暗物质性质的影响，即，如果中性伴子是类比诺，类希格西诺，或类维诺。本文讨论了中性伴子质子的最大和最小弹性截面，并对中性伴子在地核和太阳核中的俘获和湮灭所引起的直接和间接探测作了比较。其他一些最近的事态发展进行了总结。
2000-11-25 hep-ph
Neutralino and gravitino dark matter with low reheating temperature
我们研究的情况下，再加热温度$T_R$膨胀后是如此之低，它是可比的，或低于，冻结出温度的普通WIMP。在这种情况下，暗物质残余物的丰度减少了，因此放松了来自宇宙不过度接近的要求的通常强约束的影响。我们首先重新检查在重新加热过程中冻结的动力学。接下来，我们应用贝叶斯方法来研究MSSM的参数空间与10个自由参数，CMSSM和NMSSM的singlino占主导地位的地区。在每一种情况下，我们发现戏剧性的偏离通常认为制度的高$T_R$，具有重要意义的直接检测暗物质搜索。在MSSM中，我们检查WIMP质量范围高达~5 TeV，并发现在整个质量范围内的比诺暗物质区域，和higgsino暗物质的质量在类似的范围内，但从标准的高$T_R$方案的~1 TeV值开始。我们表明，比诺检测的前景强烈依赖于$T_R$，而higgsino的大部分是未来的一吨探测器检测。在标准场景中被排除在外的wino，如果其质量大致超过3.5 TeV，并且可以检测到，则再次被允许。在CMSSM中，虽然探测前景仍然相似，但双星和重星的质量范围变得更加有限。在Next-to-MSSM中，当$T_R$足够低时，宇宙学上允许模型的参数空间具有大范围的单斜占优。我们还研究了直接和级联衰变的暴胀子的DM遗迹密度的贡献。最后，我们考虑引力子作为暗物质的情况。我们发现强大的界限overclosure和大爆炸核合成，并推导出下限的$T_R$依…
2014-10-03 astro-ph.CO hep-ph
Incident Velocity-Recoil Angle Distribution and Angular Recoil-Energy Spectrum of 3-Dimensional WIMP-Nucleus Scattering Events
作为对WIMP散射靶核反冲通量角分布和有效散射速度分布研究的补充，本文研究了不同WIMP质量和靶核在窄反冲能窗内的散射几率分布。模拟结果表明，在给定的反冲能窗内，不仅入射晕WIMP的速度分布，反冲角也会影响有效入射速度-反冲角组合的散射几率分布.因此，1-D WIMP的“有效”速度分布对应于所考虑的狭窄的能量窗口将不符合简单地从（产生）入射晕WIMP的速度分布切割。因此，它对所考虑的能量窗口中的差分WIMP-核散射事件率的贡献不能简单地通过对整个晕WIMP的1-D理论速度分布进行积分来估计。
2022-03-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Non-SUSY WIMPS: simplified models and Dark Matter at the LHC
我讨论了在大型强子对撞机上寻找暗物质的简化模型的构建。在回顾了哲学和一些简单的例子之后，我把注意力转向这些模型的理论一致性方面。
2017-11-02 hep-ph
On the Origin of Light Dark Matter Species
TeV质量的暗物质在一个新的GeV尺度的规范力下充电，可以解释电子宇宙射线异常。我们建议CoGeNT和DAMA直接探测实验观察光稳定态的散射-“GeV物质”-在这种力下带电，构成暗物质晕的一小部分。超对称暗扇区中的暗希格斯玻色子是GeV物质的天然候选者，GeV物质以5 x 10^{-38} cm ^2的通用截面散射质子，并且可以自然地分裂10-30 keV，因此它们与质子的主要相互作用是向下散射。作为一个例子，一个O（5）GeV暗higgsino的下散射可以同时解释CoGeNT和DAMA观测到的光谱。在这些实验中的事件率对应的GeV物质丰度的晕质量密度的0.2-1%。这种丰度可以直接来自弱耦合下的热冻结，或者来自不稳定的TeV尺度WIMP的晚期衰变。我们的建议可以通过在BaBar和Belle数据集中搜索外来物种来测试。
2010-06-14 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Hunting wino and higgsino dark matter at the muon collider with disappearing tracks
本文提出利用击中时间与关联抑制缪子对撞机 BIB，并通过消失径迹切槽计数分析，证明 10 TeV 机器可探测热 MSSM wino 与 higgsino 暗物质。
2023-08-18 hep-ph
Exclusion limits on spin dependent WIMP-nucleon couplings from the SIMPLE experiment
在Tovey等人的WIMP模型独立框架内重新分析了SIMPLE实验。al..结果进行了比较，与英国NAIAD和氟化钠的实验，最近报道的东京组，连同最新的英国NAIAD结果在2003年，并进一步限制允许的参数空间。
2003-11-26 astro-ph hep-ph
Dependence of the WIMP Angular Kinetic-Energy Distribution on the Solar Galactic Orbital Velocity
在这篇文章中，我们研究的角度动能分布的晕弱相互作用大质量粒子（WIMP），并考虑两个简单的修改与太阳银河系的轨道速度在我们的蒙特卡罗模拟的三维WIMP速度作为第一次尝试，未来的调查区分模型的银河系结构的暗物质粒子通过使用定向直接检测数据。
2020-11-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Expanding the parameter space of natural supersymmetry
通过小$μ$定义的SUSY/SUGRA模型的自然性受到了实验的限制，由于实验的遗迹密度和实验的限制的WIMP-质子截面和WIMP湮灭截面的间接检测实验。具体地说，模型与小$μ$的中性伴子是希格西诺类导致暗物质遗迹密度低于观测值。在一些工作中，这个问题被克服，假设暗物质是由一个以上的组件和中性伴子遗迹密度赤字是由其他组件的贡献。在这项工作中，我们提出暗物质只由一种成分组成，即，最轻的中性伴子和类希格斯诺中性伴子的残余密度受到通常的冻结机制的影响，同时也受到隐藏扇区中性伴子衰变的影响。我们提出的模型是一个扩展的MSSM模型，其中隐藏扇区由$U(1)_X$规范扇区和在$U(1)_X$下带电的物质组成，这些物质在隐藏扇区中产生两个中性中微子。MSSM的$U(1)_X$和超荷$U(1)_Y$具有动力学混合和Stueckelberg质量混合，其中混合是超弱的。在这种情况下，隐扇区中性伴子与可见扇区有超弱相互作用。由于它们的超弱相互作用，隐藏扇区中性伴子不是热产生的，我们假设它们的初始残余密度可以忽略不计。然而，它们可以通过早期宇宙中MSSM粒子的相互作用产生，一旦产生，它们就会衰变为中性伴子。对于一系列的混合衰变发生在BBN产生额外的残骸密度的中性伴子。这种类型的模型可以在暗物质直接和间接探测实验中以及在高亮度和高能量LHC中进行检验。
2020-03-04 hep-ph
Constraints on Complex Electroweak WIMPs from Solar Capture
University of Delaware（特拉华大学）；Bartol Research Institute（巴托尔研究所）；William I. Fine Theoretical Physics Institute, University of Minnesota（明尼苏达大学威廉·I·芬理论物理研究所）；CERN（欧洲核子研究中心）
本文分析电弱多重态暗物质的太阳捕获与湮灭，推广至多种表示，利用IceCube约束质量劈裂，并排除多数模型作为LZ高反冲事件的起源，同时考虑高速尾部的影响。
2026-10-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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
The simplest scoto-seesaw model: WIMP dark matter phenomenology and Higgs vacuum stability
在最简单的暗-跷跷板模型中，我们分析了电弱破缺、中微子和暗物质现象的一致性。通过将最小暗区添加到最简单的“缺失伙伴”I型跷跷板上，我们可以得到中微子振荡长度的物理图像：“大气”质量尺度来自树级跷跷板，而“太阳”尺度则由暗区介导的辐射诱导。我们确定的参数区域与理论的限制，以及暗物质遗迹丰度和直接检测搜索。利用双圈重整化群方程，我们探讨了真空的稳定性和暗宇称对称性的一致性。无中微子双β衰变振幅也有一个下限。
2021-06-22 hep-ex hep-ph
Higgsino Dark Matter in Nonuniversal Gaugino Mass Models
我们研究了两个简单的非普适的高吉诺质量模型，它们预言了希格西诺暗物质。人们可以解释观测到的暗物质遗迹密度以及观测到的希格斯玻色子质量在每个模型的参数空间的大区域上为~ 125 GeV，对应于~ 1 TeV的希格斯质量。在每种情况下，这个参数区域覆盖了2-3 TeV的胶子质量范围，其中部分可以通过14 TeV的LHC实验来探测。我们研究了这些模型预测的大型强子对撞机在简短和暗物质探测实验中更详细。
2015-02-16 hep-ph
Boosting the dark matter signal with Coulomb resonances
我们表明，附近的库仑共振在有限的能量的存在下，可能会导致增强的暗物质湮灭截面在特定的非零速度与质量分裂之间的暗物质对和共振。如果这些共振速度中的一个近似匹配我们局部邻域中暗物质的速度，我们将在现有的间接探测测量中看到这种增强，例如HESS和费米-LAT对连续光子谱的测量。我们探讨这种效果的背景下，纯希格斯诺和维诺暗物质与带电和中性成分之间的变量分裂，控制的威尔逊系数的高维运营商。对于电弱WIMP，库仑共振的相关和明显的增强需要调整电荷中性分裂为库仑结合能的顺序。这导致强排斥的Higgsino暗物质与带电中性分裂在狭窄的范围内（2，2.5）和（8.5，10.5）MeV。相比之下，通过减少热Wino的带电中性分裂，我们可以将汤川共振从热遗迹质量中移开，将间接检测信号降低到与窗口（25，35）MeV中的HESS测量兼容的水平。
2020-01-28 astro-ph.HE hep-ph
Looking for supersymmetry: ~1 Tev WIMP and the power of complementarity in LHC and dark matter searches
在LHC第一次运行之后，一些人对低能超对称性（SUSY）表示怀疑。在这次演讲中，我将试图提出一个基于数据的更乐观的观点，而不是理论上的预期。特别是，我将提出以下几点：（1）在我看来，暗物质（DM）最有吸引力的候选者是质量在1 TeV左右、性质明确的最轻的中性伴子（一种几乎纯的希格西诺）。这主要是由于已发现的希格斯玻色子的性质，特别是其接近125 Gev的质量，以及暗物质的残余密度，在统一或受约束的超对称性框架中最为明显，尽管DM候选者相当通用;（b）这一DM候选者将在即将推出的一吨DM地下搜索探测器中得到几乎充分的测试;（c）在未来几年内，将通过LHC实验和直接DM搜索的预期数据，以及可能的切伦科夫望远镜阵列，对CMSSM进行几乎全面的测试;（d）自然性是否在超对称性中发挥任何真正的作用（这仍然不清楚），那么微调的数量，这是非常大的简单模型，如CMSSM，在统一尺度下，通过适当选择边界条件，可以显著减少（甚至减少到1/20）;（e）（g-2）μ子异常不仅可以容纳在一般MSSM的背景下，而且可以容纳在一些统一的超对称模型中，其中一些超伴子在LHC的范围内。
2015-07-27 hep-ph
Searching for Singlino-Higgsino Dark Matter in the NMSSM
我们研究了一个简化的具有分裂电弱谱的次极小超对称标准模型的情形，其中只有单重态和希格斯玻色子是轻的，而其他超伴子是退耦的。作为暗物质的候选者，一个以单lino为主的中性伴子$\tildeχ_1^0$应该具有共振湮灭效应或相当大的higgsino分量，以满足观测到的遗迹丰度。研究了LHC搜索和暗物质探测实验的灵敏度。在13（14）TeV的LHC上，$30 (300) \mathrm{fb}^{-1}$、$3l + E_\mathrm{T} \!\!\!\!\!\!\!/ \;\;\;$和$2l + E_\mathrm{T} \!\!\!\!\!\!\!/ \;\;\;$的积分亮度有望达到$m_{\tildeχ_1^0}\sim 150 (230) \mathrm{GeV}$和$m_{\tildeχ_2^0,\tildeχ_1^{\pm}}\sim 320 (480) \mathrm{GeV}$。在不久的将来，暗物质的直接和间接探测实验可以覆盖对撞机搜索失去灵敏度的一些参数区域。
2016-10-11 hep-ph
Dark Matter phenomenology : from simplified WIMP models to refined alternative solutions
现代物理学中最令人困惑的问题之一是确定宇宙中存在的非相对论物质成分的性质，其贡献了总能量预算的25 $\%$以上，称为暗物质。弱相互作用大质量粒子（WIMP）是最有动机的暗物质候选者之一。然而，鉴于非决定性的探测信号和强大的约束，从对撞机，直接和间接的探测实验，本文提出了限制的几个实现的WIMP范式的背景下，简化的暗物质模型。更详细的模型考虑扩展规范结构进行了进一步讨论，如涉及广义陈-西蒙斯耦合和一个特定的WIMP的情况下，最近观察到的味道异常相关的$R_{K^{(*)}}$观察到的动机建设。本论文的第二部分致力于讨论另一种暗物质热产生机制，其中强相互作用大质量粒子（SIMPs）范式的明确实现讨论的背景下，一个非阿贝尔隐藏的规范结构。在最后一部分中，通过“冻结”机制产生非热的暗物质成分的可能性进行了研究，并通过除了标准引力子之外，还通过重自旋2场介导暗物质密度产生的具体情况说明了宇宙后暴胀再加热阶段对这种结构的强烈影响。
2019-01-17 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs at the Galactic Center
弱相互作用大质量粒子（WIMP）的简单模型预测暗物质湮灭成为成对的电弱规范玻色子、希格斯玻色子或陀螺，通过随后的级联衰变产生伽马射线谱。有趣的是，在费米数据中一直观察到来自银河系中心附近的过量伽马射线。费米合作组织最近的一项分析证实了这些早期的结果。考虑到系统的不确定性的建模的伽马射线背景，我们首次表明，这种过剩可以很好地适应这些最终状态。特别是，对于$(WW, ZZ, hh, tt)$的湮灭，质量在阈值和大约（165，190，280，310）GeV之间的暗物质给出了一个可接受的拟合。$b\bar{b}$的拟合范围也扩大到35 GeV $\lesssim m_χ\lesssim$ 165 GeV。这些都是比较以前的拟合，得出的结论是，只有轻得多的暗物质湮灭成$b$，$τ$，轻夸克的最终状态可以描述过剩。我们证明，简单的，动机良好的模型的WIMP暗物质，包括热遗迹中性伴子的MSSM，希格斯门模型，以及其他简化的模型可以解释过剩。
2014-11-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Asymmetric Dark Matter through observations of compact stars
基于球状星团中白矮星和中子星的简单存在，我们对具有自旋相关相互作用的非对称暗物质候选者施加了限制。对于广泛的参数（WIMP质量和WIMP-核子截面），WIMP可以被大量捕获在原始恒星中，一旦原始恒星坍缩为白矮星或中子星，这些WIMP可能会自引力并最终坍缩形成最终摧毁恒星的迷你黑洞。我们施加竞争性的限制，直接暗物质搜索实验，质量下降到TeV规模的WIMP。
2010-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Environmentally Selected WIMP Dark Matter with High-Scale Supersymmetry Breaking
我们探讨的可能性，无论是弱标度和热遗迹暗物质丰度的环境选择在一个多元宇宙。一个包含MSSM和单态的超对称理论，在统一尺度上具有超对称性和R对称性破缺，只有两个现实的低能有效理论。其中一个理论是（SM + \tilde{w}），它是只被维诺增强的标准模型，质量接近3 TeV，希格斯玻色子的质量在（127 - 142）GeV之间。另一个理论，（SM + \tilde{h} / \tilde{s}），在标准模型中加入了希格斯诺斯和一个单玻色子。希格斯玻色子的质量取决于理论中新的汤川耦合y，当y很小时，它的质量接近141 GeV，但当这种新的耦合在高能时接近强耦合时，它的质量会增长到210 GeV。该理论的大部分参数空间将通过直接探测搜索暗物质来探索，这些暗物质将比目前的界限低两个数量级;此外，暗物质质量和核子的截面与希格斯玻色子质量相关。计算了来自银河系中心的单色光子的间接探测信号，并探讨了LHC搜索三轻子事件可能使用的参数范围。从更广泛的角度来看，允许R对称性保护的可能性TeV规模或轴子暗物质，我们发现四个以上的理论：（SM +轴子），两个版本的分裂超对称性，和E-MSSM，其中一个小的超对称层次的预测。希格斯粒子的特殊质量值为（141 \pm 2）GeV，出现在六种理论中的三种理论的对称极限中，即（SM +轴子）、（SM + \tilde{w}）和（SM + \tilde{h} / …
2009-12-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Review of WIMP Baryogenesis Mechanisms
最近有人提出，弱相互作用大质量粒子（WIMP）可能提供新的方法来产生早期宇宙中观察到的重子不对称性，以及解决暗物质和重子丰度之间的宇宙巧合。这表明弱尺度新粒子物理学和现代宇宙学之间可能存在新的联系。本文综述了最近提出的两种WIMP重子生成机制：热冻结过程中WIMP暗物质湮灭的重子生成机制和热冻结后WIMP亚稳衰变的重子生成机制。这封信还讨论了这些模型的有趣现象，特别是可以在强度前沿实验和大型强子对撞机（LHC）实验中探测的实验信号。
2015-10-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Consistency of WIMP Dark Matter as radiative neutrino mass messenger
暗生假说为暗物质和中微子质量的产生提供了一种有吸引力的方法，在这种方法中，稳定暗物质的对称性也确保了中微子质量的辐射跷跷板起源。然而，最简单的情况可能会遭受由潜在的$\mathbb{Z}_2$对称性的自发破缺引起的不一致。在这里，我们表明，最简单的模型的单重三重态扩展自然避免了这个问题，由于存在的标量三重态中性下的$\mathbb{Z}_2$影响的演变的耦合在标量部门。该方案提供了良好的前景，直接WIMP暗物质探测通过核反冲方法。
2016-03-17 hep-ph
Characterisation of Dark Matter in Direct Detection Experiments: Singlino Versus Higgsino
我们展示了如何在直接探测实验中使用的材料的暗物质（DM），在它的信号的存在下，可以提供一个与提取潜在的候选人的性质的可能性。我们这样做的情况下，一个$U(1)'$超对称标准模型（USSM）的E $_6$起源，通过利用基准点在其参数空间，产生一个Singlino或希格斯ino类中性伴子DM候选人，后者被定义在最新的约束条件下，从低到高的能量和从对撞机到非对撞机实验。然而，由于我们的方法是通用的，我们也引入了一个模型独立的描述我们的分析，以帮助在其他超越标准模型（BSM）的情况下类似的研究。这已经成为可能，通过调整一个相当简单的$χ^2$分析通常用于信号提取直接检测实验和程序已被应用到氙，锗和硅探测器，那些显示最大的和互补的灵敏度规和希格斯门诱导的DM与它们的核的相互作用。
2020-08-15 hep-ph
Revisiting the direct detection of dark matter in simplified models
在这项工作中，我们数值重新检查环诱导的WIMP-核子散射截面的简化的暗物质模型和最新的直接探测实验的约束设置。我们考虑一个费米子，标量或矢量暗物质组件从五个简化模型与疏轻子自旋0介质耦合的标准模型夸克和暗物质粒子。这些模型中的树能级WIMP-核子截面都是动量抑制的。我们从圈图中计算了非抑制的自旋无关的WIMP-核子截面，并利用Xenon 1 T研究了暗物质质量和介质质量的约束空间。间接探测和对撞机搜索的限制也进行了讨论。
2018-06-23 hep-ph
Low fine tuning in the MSSM with higgsino dark matter and unification constraints
我们研究的问题，在MSSM与大统一体尺度边界条件的微调。我们确定了具体的统一模式和质量关系，可以导致一个显着降低的微调由于gauginos，标量和μ参数，相对于最简单的统一条件。我们专注于一个现象学上有趣的区域，这是有利于希格斯质量和遗物密度的暗物质是一个几乎纯的希格斯诺与μ~1 TeV的质量，而标量和gauginos的质量在多TeV的制度。在那里，我们发现微调可以减少到百分之几的水平。尽管胶子的质量大约为2 TeV，但由此产生的质谱将很难在大型强子对撞机上进行探索，但暗物质直接探测实验具有良好的探测前景。最后，我们展示了一个具体的例子，如何条件和质量关系给予低微调可以起源于超引力和大统一理论的背景下。
2014-04-10 hep-ph
Higgsino Dark Matter in Pure Gravity Mediated Supersymmetry
我们认为，在超对称性破缺的纯引力冥想（PGM）模型中直接探测暗物质的前景。最小PGM模型只需要两个参数，引力子质量，$m_{3/2}$，它设置所有标量质量的UV质量，和$\tanβ$。通过反常中介产生了Gaugino质量。通常，最轻的超对称态（暗物质候选者）是一种维诺态。在这里，我们考虑一个单参数的极小模型，允许希格斯软质量偏离普适性。为简单起见，我们将它们取为相等，并使用$μ$项作为替代项。我们还考虑了非通用的停止质量。当$|μ| \sim 1$ TeV时，当引力子质量为$\sim 1$ PeV和$\tanβ\simeq 2$时，希格斯诺是一种可行的暗物质候选者。计算了暗物质与质子的自旋相关和自旋无关散射截面。对于自旋无关的散射，现有的实验限制的PGM参数空间的限制。目前允许的参数空间大部分位于不可约中微子背景之上。因此，未来的直接检测实验将能够探测大部分剩余的PGM参数空间。
2022-02-16 hep-ph
WIMP Dark Matter in a Well-Tempered Regime: A case study on Singlet-Doublets Fermionic WIMP
对弱相互作用大质量粒子（WIMP）的认真研究现在已经开始。在这种情况下，需要解决的最重要的问题是：“在多大程度上，我们可以限制WIMP模型在未来？那么，对于这些模型中的每一个，WIMP参数空间中剩下的未探索区域是什么？“在我们寻求回答这些问题的过程中，我们根据量子数对WIMP进行了分类，并采用最小性作为指导原则来研究每种情况。作为第一步，我们研究了一个简单的情况下，最小的组成在良好的回火费米WIMP制度，即单重态-二重态WIMP模型。我们考虑所有可用的约束，从直接和间接的搜索和预测的约束来自不久的将来和未来的实验。因此，我们得到的现状，近期的未来前景和未来的前景，这一模式在其所有的一般性。我们发现，在未来，这个模型将几乎完全由未来的直接暗物质探测实验（相比较弱的间接和对撞机的约束）和宇宙学（遗迹密度）的约束，因此将逐渐被推到角落的共湮灭区，如果没有WIMP信号被检测到。未来的轻子对撞机将有助于探索这一区域，而不受任何其他实验的限制。
2016-11-19 hep-ph
New contribution to WIMP-nucleus scattering
大质量弱相互作用粒子（WIMP）可能是星系晕中最有希望的暗物质候选者。实验室搜索中的WIMP探测率由弹性WIMP-核散射的截面确定。在这里，我们计算的贡献，这个截面从两个核子电流的π交换在核中，并表明，它可能在某些情况下是可比的单核子电流已被认为在以前的工作，也许有助于解决各种直接暗物质搜索实验之间的差异。我们提供了简单的表达式，使这些新的贡献，包括在当前的计算。
2003-10-27 astro-ph hep-ph nucl-th
The Return of the WIMP: Missing Energy Signals and the Galactic Center Excess
在最近的一项工作中，我们强调了在LHC的ATLAS实验中观察到的三轻子事件加上丢失的能量的过量可以被解释为低能超对称性的信号。在这种情况下，最轻的中性伴子质量大约是$m_χ\simeq 60$ GeV，直接探测暗物质的截面自然低于电流边界。在这项工作中，我们提出了简单的扩展这种情况下，导致费米-LAT观察到的星系中心的伽马射线过剩的解释，以及AMS-02观察到的反质子过剩。这些扩展包括在中性伴子扇区中增加一个小的CP破坏相或增加一个轻的CP奇希格斯标量。我们的研究是特别相关的，鉴于最近的分析，怀疑先前接受的偏好毫秒星系作为银河系中心过剩的起源。
2019-05-09 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Low Fine-Tuning with Heavy Higgsinos in Yukawa Unified SUSY GUTs
研究在NUHM2 Yukawa统一SUSY GUT中引入非全纯软破缺项，实现低微调、轻谱与重Higgsino暗物质相容，并检验共湮灭及对撞机、暗物质直接探测约束。
2024-02-29 hep-ph
Supersymmetry, Nonthermal Dark Matter and Precision Cosmology
在最小超对称标准模型（MSSM）中，大型强子对撞机的边界表明标量超伴体的质量远高于电弱标度。如果超伴体质量很高，非热暗物质是通过冻结产生的WIMP暗物质的可行替代物。在模量场的存在下，非热暗物质的产生与一个长的物质占主导地位的阶段，修改的光谱指数和原始张量振幅相对于那些在一个热化的原始宇宙。非热暗物质可以有一个更高的自相互作用截面比它的热对应物，增强其湮灭信号的天体物理边界。利用现有的天体物理学边界和非热中性伴子暗物质模型的直接探测实验，我们限制了双中子、维诺和希格西诺对中性伴子质量的贡献。利用这些约束条件，我们量化的预期变化，通货膨胀的观测结果从非热阶段。
2013-08-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Towards understanding thermal history of the Universe through direct and indirect detection of dark matter
我们研究的问题是，在多大程度上通过直接和间接探测实验对暗物质进行前瞻性探测，可以揭示早期宇宙中通过冻结过程热产生的暗物质的比例。通过模拟在不久的将来可以看到的假定信号，并用它们来重建WIMP暗物质的性质，我们表明，在模型无关的方法中，这只能在参数空间的一小部分中实现。然而，随着额外的理论输入，关于热冻结作为产生暗物质的主要机制的假设可能得到验证。我们用两个例子来说明这一点：一个有效场论的暗物质与矢量信使和希格西诺或维诺暗物质内的MSSM。
2017-10-16 astro-ph.CO hep-ph
