Limits on dark matter annihilation in prompt cusps from the isotropic gamma-ray background
本研究针对早期宇宙形成的暗物质低质量尖峰可能增强湮灭伽马射线通量的问题，利用14年Fermi-LAT数据研究各向同性伽马射线背景，以95%置信度排除了120 GeV以下暗物质湮灭为$b\ar{b}$末态的可能，为暗物质湮灭研究提供了严格约束。
2024-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Thermalization and Annihilation of Dark Matter in Neutron Stars
本文研究了中子星中暗物质的热化与湮灭加热机制，证明即使暗物质未完全热化，也能在矢量相互作用下不到1年、标量相互作用下10^4年内达到捕获-湮灭平衡，从而实现最大湮灭加热。
2024-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Gamma-ray Emission from Dark Matter Annihilation in the Large Magellanic Cloud with the Fermi Large Area Telescope
在50千秒差距的距离和$\sim10^{10}$ M $_{\odot}$的暗物质质量，大麦云云（LMC）是间接暗物质搜索的天然目标。我们使用五年的数据从费米大面积望远镜（LAT）和更新的模型的伽马射线发射的标准天体物理组件，以寻找一个暗物质湮灭信号从大麦哲伦星云。我们进行旋转曲线分析，以确定暗物质的分布，设置一个强大的最小暗物质的量在LMC，我们用它来设置保守的界限上的湮灭截面。LMC的辐射通常可以用标准天体物理源很好地描述，一旦考虑到系统的不确定性，在LMC的运动中心附近最多可以识别出一个$1-2σ$过量。我们把竞争边界上的暗物质湮灭截面作为暗物质粒子质量和湮灭通道的函数。
2015-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Optimal observing strategies for velocity-suppressed dark matter annihilation
许多宇宙学暗物质的粒子模型都有一个配对湮灭率，它与湮灭粒子之间的相对速度的幂成比例。因此，在特定的环境引力势下，暗物质晕中心区域的湮灭率可能显著低于晕外围。虽然这可能被内晕中增加的暗物质对数密度所抵消，但它提出了一个问题：对于具有速度抑制湮灭率的暗物质模型，什么角度区域可以优化信噪比？在这里，我们考虑简化的背景模型银河系和河外目标，并证明最佳的观测策略有很大的不同情况。通常，明亮的中心源保证感兴趣的环形区域，而较平坦的背景保证尽可能大的角区域，可能包括中心区域。
2021-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Extracting limits on Dark Matter annihilation from gamma-ray observations towards dwarf spheroidal galaxies
矮球状星系是暗物质占主导地位的天体之一，这使得它们成为寻找暗物质湮灭信号的一系列目标。伽马射线天文学的最新发展，最重要的是费米-LAT仪器的发射，使这些目标受到关注。然而，没有明确的过量伽马射线已被证实从这些目标，导致一些最严格的限制暗物质湮灭从间接搜索。在从矮球状星系中提取极限时，适当地考虑所有相关的不确定性是非常重要的。这些问题包括矮椭球体的暗物质分布特性和其背景的不确定性。我们重新审视了暗物质湮灭的极限，从伽玛射线研究一组附近的矮球状星系，我们有很好的理解，在暗物质分布的不确定性。对于这些目标，我们执行和比较结果的替代方法提取的背景伽马射线通量。这提供了一种方法来区分暗物质湮灭目标，那些可以给出强大的约束。最后，我们提出了我们最严格的限制暗物质湮灭，这只来自目标，确保准确理解的伽马射线背景和暗物质分布的不确定性。
2012-11-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma-Ray Observations of Galaxy Clusters Strongly Constrain Dark Matter Annihilation in Prompt Cusps
本研究构建星系团内即时暗物质尖点的湮灭模型，利用15年Fermi-LAT伽马射线数据未发现相关信号超出，对200 GeV以下湮灭型热暗物质的b\bar{b}道截面施加强约束。
2025-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Dark Matter Annihilation/Decay from the Isotropic Gamma-Ray Background
在这项工作中，我们研究的限制暗物质（DM）湮灭/衰变的费米LAT各向同性伽玛射线背景（IGRB）的观测。我们认为，从河外和银河系DM组件的贡献。对于DM湮灭，考虑了河外DM晕的演化。我们发现，IGRB的限制下，一些DM subhalo模型可以媲美来自矮球状星系的观测。我们还使用IGRB的结果来约束最新的AMS-02正负电子异常的参数区域。我们发现，大多数的DM湮灭/衰变通道是强烈不赞成的最新的费米-LAT IGRB观测，只有DM湮灭/衰变到$μ^+μ^-$可能是有效的。
2016-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Positrons in Cosmic Rays from Dark Matter Annihilations for Uplifted Higgs Regions in MSSM
我们指出，有区域的MSSM参数空间，成功地提供了一个暗物质（DM）湮没解释所观察到的正电子过剩（如PAMELA），同时仍然与所有其他数据集的协议。这样的区域（例如抬升的希格斯区域）可以通过CP奇希格斯通道通过Breit-Wigner共振实现增强的中性伴子DM湮灭为轻子。这样的区域可以给出适当的热遗迹DM丰度，DM湮灭产物与当前的反质子和伽马射线观测是兼容的。这种情况可以成功，而无需引入任何额外的自由度，超出MSSM中已经存在的自由度。
2010-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fitting the Galactic Center Gamma-Ray Excess with Cascade Annihilations
在银河系中心方向的扩展区域中，明显过量的伽马射线具有暗示暗物质湮灭的空间分布和振幅。如果这种过剩确实是由于暗物质湮灭，它将表明存在暗物质和一个额外的粒子超出了标准模型，介导暗物质和标准模型状态之间的相互作用。我们引入参考模型描述暗物质湮灭对这些新的介质，这从热湮灭截面的SM-介质耦合，很容易解释缺乏直接的检测信号。我们确定的参数区域，给出了很好的描述的伽马射线过剩的几个有动机的选择调解人耦合到SM。我们发现质量为7-26 GeV的费米子暗物质和暗矢量介质，或者10-50 GeV范围内的标量暗物质（希格斯门介质）或10-65 GeV范围内的标量暗物质（亲光介质）可以提供与直接湮灭的情况相比相当或改进的拟合。我们证明，这些模型可以很容易地满足所有的约束，从对撞机实验，直接检测，和宇宙学。
2014-10-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Revisiting CMB constraints on dark matter annihilation
宇宙微波背景功率谱的精确测量对暗物质湮灭截面有很强的约束作用，因为暗物质湮灭注入的电磁能影响了宇宙的电离历史。在本文中，我们更新了我们以前的模拟程序计算电离历史的暗物质湮灭的影响，包括氦相互作用和提高计算精度。利用修正后的RECFAST程序和Planck 2018数据集，对暗物质的湮灭截面和质量给出了一个更新的约束条件.
2021-12-13 astro-ph.CO hep-ph
Impact of semi-annihilations on dark matter phenomenology - an example of Z_N symmetric scalar dark matter
本文研究了半湮灭x_i x_j <->x_k X（其中x_i为任意暗物质，X为任意标准模型粒子）对暗物质唯象的影响.我们建立了一个包含一个额外的双重态和一个复杂的单重态的最小标量暗物质模型，预测了不同离散阿贝尔对称性Z_N，N>2下具有半湮灭过程的非平凡暗物质现象。我们实现了两个这样的例子模型与Z_3和Z_4对称的micrOMEGA和工作的现象。我们发现，这两个半湮灭和湮灭只涉及粒子从两个不同的暗物质部门显着修改这种类型的模型中的暗物质遗迹丰度。我们还研究了在这些模型中在XENON 100中直接检测暗物质的可能性。
2012-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Effects of Dark Matter Annihilation on the Cosmic Microwave Background
我们研究了暗物质湮灭过程中和宇宙复合时期后的宇宙微波背景各向异性的影响，考虑到详细的能量沉积的湮灭产品。据发现，一个相当严格的约束的湮灭截面施加TeV尺度的暗物质质量从WMAP观测。
2009-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on dark matter models with velocity-dependent annihilation cross section
通过Sommerfeld或Breit-Wigner增强机制的暗物质湮灭模型，推导了具有速度依赖结构的暗物质湮灭截面的宇宙学约束.在湮灭截面随暗物质速度减小而增大的模型中，大爆炸核合成和宇宙微波背景给出了严格的限制。
2011-03-20 astro-ph.CO hep-ph
QCD corrections to Minimal Dark Matter annihilations
QCD修正增强了最小暗物质的湮灭截面，从而影响热冻结过程中所需暗物质质量。
2025-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Semi-annihilation of Dark Matter
我们发现，热遗迹丰度的暗物质可以影响一种新的类型的反应：半湮灭。半湮灭的示意形式为X_i X_j -> X_k φ，其中X_i是稳定的暗物质粒子，φ是不稳定状态。当暗物质由一种以上具有“味”和/或“重子”对称性的物质组成时，通常会出现这种反应。我们给出了一套完整的耦合玻尔兹曼方程的存在下的半湮灭，并研究了两个玩具模型具有这个过程。半湮灭导致早期宇宙中的非平凡的暗物质动力学，在确定遗迹丰度时通常比普通湮灭更占主导地位。这一过程也对间接探测实验有重要意义，因为它丰富了银河系中暗物质（半）湮灭的最终态光谱。
2010-07-19 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Dark Matter Microphysics with the Annihilation Signal from Subhalos
在冷暗物质的情况下，银河系的暗物质晕中充满了大量较小的次晕。先前的工作已经表明，暗晕中的暗物质湮灭可以在伽马射线光子计数概率分布函数（PDF）中产生独特的非泊松信号。在这里，我们表明，伽马射线PDF还携带有关的速度依赖的暗物质湮灭截面的信息。在计算了假设$s$波和Sommerdom增强湮灭的PDF后，我们进行了模拟数据分析，以说明当前和未来的观测如何约束暗物质湮灭的微观物理。我们发现，与目前的费米数据，并假设暗物质湮灭截面大致在当前的界限从湮灭矮球状星系的极限，人们可以潜在地区分非泊松波动预期从暗物质湮灭在subhalos从泊松源，以及从暗物质模型与一个不正确的速度依赖。我们将探讨这些结果对天体物理背景建模的假设有多强。我们还指出了一个四参数的退化之间的速度依赖性的暗物质湮灭，最小晕质量，幂律指数的晕质量函数，和归一化的暗物质信号。这种简并性可以通过N体模拟或观测对次晕质量函数的约束来打破。
2022-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Dipole Moment Bounds on Dark Matter Annihilation
我们考虑简化模型的限制，其中标量暗物质湮灭轻带电轻子通过交换带电介质。我们发现，圈图将有助于纠正轻带电轻子的磁和电偶极矩，这些修正的实验约束放置在暗物质湮灭截面的显着界限。特别是，湮灭到具有可观察到的截面的电子将被排除，而湮灭到μ子仅在主要贡献来自CP破坏相互作用时才被允许。
2013-09-15 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraint on Dark Matter Annihilation after Planck 2015
利用普朗克卫星对宇宙微波背景辐射各向异性的最新测量结果，我们更新了对暗物质湮灭截面的约束。我们完全计算了级联的暗物质湮灭产物及其对氢的电离、加热和激发的影响，因此不依赖于任何关于引起这些影响的能量分数的假设。
2016-03-01 astro-ph.CO hep-ph
Heavy Dark Matter Annihilation from Effective Field Theory
在软共线有效场论中，将非相对论性暗物质与规范玻色子相结合，给出了SU（2）$_L$三重态费米子暗物质的有效场论描述.对于一个给定的暗物质质量，湮灭截面线光子得到的精度为5%，同时包括索末菲增强和电弱Sudakov矩阵在次-领先的对数级的重申。利用这些结果，我们提出了更准确和精确的预测，从湮灭的伽马射线线信号，更新现有的限制和未来的实验范围。
2014-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Enhancing Dark Matter Annihilation Rates with Dark Bremsstrahlung
许多类型的暗物质相互作用导致湮灭过程，遭受p波抑制或螺旋抑制，使它们从属于未抑制的s波过程。我们证明了暗初态辐射的自然包含可以打开一个未抑制的s波湮灭通道，从而为特定的相互作用类型提供主导的暗物质湮灭过程。我们用来自费米子暗物质$\overlineχχ\rightarrow \overline{f}fϕ$或$\overline{f}fZ'$的暗自旋0或暗自旋1粒子的韧致辐射来说明这种效应。暗的初始状态辐射过程，尽管有一个3体的最终状态，进行在相同的顺序在新的物理尺度$Λ$作为湮灭到2体的最终状态$\overlineχχ\rightarrow \overline{f}f$。在$Λ$中，这是较低阶的，而不是通过标准模型终态辐射或虚拟内部韧致辐射来提升螺旋度抑制的研究。这种暗韧致辐射过程应该会影响大型强子对撞机和对暗物质的间接探测。
2017-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting Big-Bang Nucleosynthesis Constraints on Dark-Matter Annihilation
我们研究了大爆炸核合成时期的暗物质湮灭对轻元素原始丰度的影响。通过考虑暗物质湮灭产生的反核子以及中子和质子在高能核子非弹性散射中的相互转换反应，改进了轻元素丰度的计算.通过比较原始轻元素丰度的理论预测与最新观测约束，我们得到了暗物质对湮灭截面的上界。并讨论了对某些粒子物理模型的启示。
2015-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Enhancement of Majorana Dark Matter Annihilation Through Higgs Bremsstrahlung
对于马约拉纳暗物质，规范玻色子韧致辐射起着重要的作用，在提高否则螺旋抑制的s波湮灭截面。这在辐射光子或胶子与标准模型费米子-反费米子对的过程中是众所周知的，最近也研究了大质量电弱规范玻色子的情况。在这里，我们表明，内部希格斯韧致辐射也解除螺旋抑制，并可能是占主导地位的贡献，在宇宙后期的湮灭率低于1 TeV的暗物质质量。利用一个亲轻子暗物质的玩具模型，计算了与希格斯玻色子形成轻子-反轻子对的湮灭截面，并研究了湮灭点处最终稳定粒子的能谱.
2013-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on dark matter annihilation to fermions and a photon
在有效场论范式下，通过在拉格朗日量中引入6维和8维算符，考虑了Majorana暗物质湮灭为费米子-反费米子对和一个光子。对于一个给定的截止尺度值，后者占主导地位的湮灭过程较重的暗物质质量。当考虑到6维和8维算符的干涉时，我们发现在暗物质湮灭中存在一个费米子-反费米子对的抵消。在考虑间接探测实验和遗物密度要求的同时，推导出有效尺度截止的约束条件，并将其与来自对撞机实验的约束条件进行了比较。
2018-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Semi-annihilation of Dark Matter
半湮灭反应的示意形式为psi_i psi_j -> psi_k phi，其中psi_i是稳定的暗物质粒子，phi是不稳定状态。当暗物质被一个比Z_2更大的对称性所稳定时，这样的反应是允许的。它们导致早期宇宙中的非平凡暗物质动力学，并且遗迹粒子的热产生可以完全由半湮灭控制。这一过程也可能发生在今天的银河系，丰富了间接探测实验中观察到的（半）湮灭终态谱。
2011-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld enhancement of resonant dark matter annihilation
本文证明窄共振与 Sommerfeld 长程力对暗物质湮灭截面的增强可完全因子化，并考察 Higgs 门户及 MSSM 启发情景中的超共振湮灭可行性。
2023-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Constraint on dark matter annihilation with dark star formation using Fermi extragalactic diffuse gamma-ray background data
有人提出，在第一代恒星的形成过程中，可能存在一个“暗星”阶段，其中恒星的能量来自于暗物质湮灭。绝热收缩形成暗星的过程同时会导致宿主晕的密度分布高度集中，这可能会增强对暗物质的间接探测信号。在这项工作中，我们调查了银河系外的PDMATHAMM射线背景的暗物质湮灭与这样的暗恒星形成的情况下，并采用各向同性$γ$射线数据从费米-LAT约束的模型参数的暗物质。结果受到第一代恒星的形成速率和暗恒星宿主晕的后续演化效应的很大不确定性。我们发现，在通过暗物质湮灭产生$γ$射线的最乐观的情况下，预期的河外$γ$射线通量将增强1-2个数量级。在这种情况下，超对称暗物质的湮灭截面可以被限制在热产生水平，而用来解释正电子/电子过剩的轻子暗物质模型可以被很好地排除。相反，如果正电子/电子过剩是暗物质湮灭的起源，那么早期宇宙的环境是这样的，没有暗恒星可以形成。
2011-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on Dark Matter annihilations from 21 cm data
在21厘米光谱中观测到的红移$z\approx 17$的吸收特征意味着暗物质湮灭在很大质量范围内的界限，因为星系际介质的显著加热会消除这种特征。由此产生的边界上的DM湮灭截面是可比的最强的从所有其他观测。
2018-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Indirect Dark Matter Signatures in the Cosmic Dark Ages I. Generalizing the Bound on s-wave Dark Matter Annihilation from Planck
普朗克最近对宇宙微波背景辐射各向异性的测量提供了一个探测宇宙暗时代暗物质湮灭的灵敏探针，并特别限制了湮灭参数$f_\mathrm{eff} \langle σv \rangle/m_χ$。使用新的结果（文件II）的电离产生的粒子注入在任意能量，我们计算并提供$f_\mathrm{eff}$值的光子和$e^+e^-$对注入keV-TeV的能量; $f_\mathrm{eff}$值的任何暗物质模型可以直接通过加权这些结果的湮没产物的光谱。这一结果允许敏感和强大的约束暗物质湮灭提出的普朗克合作被应用到任意暗物质模型与$s$波湮灭。我们证明了这种方法的有效性，使用主成分分析。作为一个例子，我们整合了一系列的标准模型最终状态的湮没产物的光谱，以确定这些模型的CMB边界作为暗物质质量的函数，并证明了新的限制一般排除模型提出解释所观察到的高能上升的宇宙射线正电子分数。我们在http://nebel.rc.fas.harvard.edu/epsilon上公开我们的结果。
2015-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Annihilation Rates with Velocity-Dependent Annihilation Cross Sections
探测到星系晕中粒子湮灭的副产品将提供有关暗物质性质的重要信息。观测到的局部过量高能正电子的证据激发了最近的模型，其中暗物质粒子之间的额外相互作用可以导致索末菲增强的截面湮灭。在这样的模型中，横截面变得与速度相关，并且相对于早期宇宙的速率，可能会增强太阳附近的暗物质湮灭速率，足以产生观测到的高能正电子通量。我们表明，粒子相互作用的截面，随着速度的降低而增加，暗物质晕的内部密度分布浅于等温，如Navarro-Frenk-White或Einasto晕的运动学结构，可能会引起进一步的增强，由于位置相关的速度分布。我们提供了具体的例子，在湮灭率的增加与索末菲效应增强的截面。在像银河系和本星系群矮星系的暗物质晕中，晕中心的有效截面可以明显大于其局部值。由于晕运动学的额外增强取决于任何模型的参数，但某些模型的预测，旨在解释测量的正电子通量，可以超过一个数量级。
2009-04-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Price of a Dark Matter Annihilation Interpretation of AMS-02 Data
我们讨论的挑战，暗物质湮灭解释的PAMELA，费米-LAT和AMS-02合作观察到的宇宙射线中的过量正电子分数。正电子从湮灭到轻子二体末态（如$τ^+ τ^-$或$μ^+ μ^-$）的光谱与AMS-02的正电子比和电子通量数据吻合得很好。此外，我们还讨论了强子湮灭通道$b \bar{b}$和$W^+ W^-$。然而，这种解释需要一个非常大的湮灭截面，特别是强子通道，与幺正性上限相冲突，除非由于湮灭的正电子通量是由一个大的因素，由于在星系晕的不均匀性。此外，我们在这种解释范围内对反质子通量较高能量下的正电子分数进行了预测，并讨论了来自$γ$射线测量的限制。
2013-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Asymmetric dark matter annihilation as a test of non-standard cosmologies
我们表明，如果化学退耦发生在非标准大爆炸前核合成宇宙相和标准辐射主导相之间，那么非对称暗物质少数成分的遗迹丰度可能对宇宙的膨胀率以及非标准大爆炸前核合成宇宙相和标准辐射主导相之间的转变温度非常敏感。在此转变之前发生。特别是，由于非对称暗物质的湮灭截面通常大于标准宇宙学中对称暗物质的湮灭截面，因此非标准宇宙学中少数组分相对于多数组分的遗迹密度的降低可以通过湮灭截面的增加来补偿，因此与普遍认为的相反，可能比标准宇宙学中对称的暗物质的大。
2014-02-10 astro-ph.CO hep-ph
21-cm Constraints on S-wave Dark Matter Annihilation with Subhalo-enhanced Effects
Luoyang Institute of Science and Technology（洛阳理工学院）；Chongqing University（重庆大学）
本文利用扩展的DM21cm数值方法结合SASHIMI-C半解析处理，研究子晕增强的S波暗物质湮灭对21厘米信号的影响，发现预期HERA极限在特定质量范围内强于现有约束。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Boosting Assisted Annihilation for a Cosmologically Safe MeV Scale Dark Matter
辅助湮灭通过一对暗物质和标准模型态之间的新型湮灭产生热亚GeV暗物质，称为“辅助”。我们表明，根据辅助和暗物质之间的质量等级，可以有一个抑制或有效的截面的提升。这种增强使$\mathcal{O}(100)$兆电子伏尺度的暗物质与微扰耦合的可能性，饱和的遗迹密度估计，而相对绝缘的宇宙学约束，如大爆炸核合成和宇宙微波背景。
2019-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Monoenergetic Neutrinos From Dark Matter Annihilation: Issues of Exposure
我们考虑搜索太阳中的暗物质湮灭，产生单能中微子，直接或通过停止π介子和K介子衰变。我们发现，这种策略是非常成功的增加信号与背景的比例，但目前的实验可能是信号有限的。我们讨论的曝光需要充分利用这种搜索策略。
2015-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black hole dark matter in the presence of p-wave WIMP annihilation
研究了由原初黑洞和自湮灭弱相互作用大质量粒子组成的混合暗物质方案中原初黑洞暗物质的允许丰度，该方案的湮灭截面与速度有关.我们首先简要地说明了速度抑制p波湮灭的情况下，WIMP暗物质晕轮廓的变化，与熟悉的s波湮灭的情况相比，然后讨论了PBH质量依赖的上限上允许的PBH暗物质丰度。WIMP可以吸积到PBH上，形成具有尖峰密度轮廓的超紧凑迷你晕。这样的尖峰在晕的中心区域被缓和，因为WIMP被湮灭掉，并且这种缓和对于较小的湮灭截面是不太有效的。速度抑制p波湮灭截面的WIMP核心密度变大，而核心半径变小比s波湮灭的情况。湮灭截面依赖于速度的变化横跨晕，除了WIMP密度剖面的变化，另一个有趣的功能是PBH质量依赖于绑定的PBH暗物质丰度。这是在鲜明的对比，S-波湮灭的情况下，PBH丰度绑定是独立的PBH质量。允许的PBH暗物质分数（相对于总的暗物质丰度）的顺序$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-7})(M_{\odot}/M_{PBH})^{(-6+2γ_{sp})/(3γ_{sp}+3)}$为热遗迹p波暗物质与质量$100$ GeV其中$γ_{sp}$是尖峰曲线的斜率指数，与$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-9})$为相应的热遗迹s波暗物质的情况进行比较。
2022-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Signals from Cascade Annihilations
对PAMELA和ATIC观测到的电子/正电子过剩现象的主要解释是星系晕中的暗物质湮灭。根据湮灭通道的不同，电子/正电子信号可能伴随着银河伽马射线或中微子通量，而这种通量的未检测限制了暗物质的耦合和晕属性。在本文中，我们研究的相互作用的电子数据与伽马射线和中微子约束的级联湮灭模型的背景下，其中暗物质湮灭成轻的自由度，这反过来又衰变成轻子在一个或多个步骤。电子和μ子级联给出了一个合理的适合PAMELA和ATIC数据。与直接湮灭相比，级联湮灭可以将末态辐射对γ射线的约束软化一个数量级。然而，如果暗物质主要湮灭为μ子，则中微子约束是稳健的，而不管级联衰变步骤的数量。我们还研究了最近提出的“轴子门户”的情况下的电子数据和伽马射线/中微子的约束。
2009-01-30 astro-ph.CO hep-ph
Aspects of Dark Matter Annihilation in Cosmology
宇宙微波背景（CMB）对暗物质湮灭的约束是理解暗物质本质的一个独特而有力的工具。在复合和再电离之间，暗物质湮灭为标准模型粒子加热重子，电离中性氢，并改变CMB可见度函数。令人惊讶的是，随着未来宇宙学调查中预期的灵敏度的显著提高，暗物质湮灭的CMB边界预计不会显著提高。在本文中，我们将提出一个简单的物理描述的起源的CMB约束，并解释为什么他们几乎饱和，目前的观测。其基本特征是，暗物质湮灭主要影响电离分数，只有在宇宙是中性的时候，电离分数才能大幅增加。由此产生的变化发生在大角度尺度上的CMB，并导致类似的光学深度再电离的现象。我们将证明这对CMB的分析和数字的影响。最后，我们将讨论改变电离分数对大尺度结构的额外影响。
2018-04-03 astro-ph.CO hep-ph
Enhancement of Dark Matter Annihilation via Breit-Wigner Resonance
当暗物质湮灭过程接近窄共振时，热平均湮灭截面<σv>的Breit-Wigner增强提供了一个大的增强因子.我们明确地证明了物理和非物理极点情况下Breit-Wigner增强的<σv>作为宇宙温度的函数的演化行为。研究发现，这两种情况下，可以导致一个足够大的助推因子来解释最近的PAMELA，ATIC和PPB-BETS异常。我们还计算了湮灭过程的耦合，这对于建立一个合适的模型来给出所需的暗物质遗迹密度是有用的。
2009-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Matrix element analyses of dark matter scattering and annihilation
我们提供了一个纲要的结果在矩阵元素的水平上的暗物质散射和湮灭的系统研究。我们确定相互作用，产生自旋相关和自旋无关的散射，并指定是否相互作用的速度和/或动量抑制。我们确定的相互作用，导致s-波或p-波湮灭，和那些手征抑制。我们还列出了相互作用的结构，可以干扰散射和湮灭过程。使用这些结果，我们指出的情况下，从标准的传说得到的偏差。
2015-08-28 astro-ph.CO hep-ph
Can dark matter annihilations explain the AMS-02 positron data?
我们发现，没有暗物质模型与传统的各向同性密度分布可以提供一个令人满意的解释宇宙正电子过剩，同时符合费米-LAT数据的弥漫伽玛射线背景。
2017-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
How an era of kination impacts substructure and the dark matter annihilation rate
该研究分析kination时期暗物质密度扰动增长对小尺度功率谱、微晕丰度及湮灭率的增强作用，结合伽马射线观测给出热暗物质情形下的功率谱截断尺度与最大动能退耦温度约束。
2023-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Possible s-wave annihilation for MeV dark matter with the 21-cm absorption
CMB观测对MeV暗物质（DM）在s波中湮灭成带电态/光子设置了严格的限制，而最近EDGES报道的宇宙黎明21 cm吸收的观测对MeV DM的s波湮灭也是非常严格的。文献中考虑了在冻结期间p波主导湮灭的毫荷电DM，以解释21 cm吸收，光子介导散射冷却氢。在本文中，我们专注于湮灭的毫荷电DM是s波占主导地位。为了解释21-cm吸收，同时与CMB和21-cm吸收边界兼容DM湮灭，我们认为湮灭接近共振，新介质（这里是暗光子）质量略高于两倍的毫荷电DM质量。在这种情况下，在温度$T \to 0$下的湮灭截面可以比在$T_f$下的湮灭截面小得多，这将被DM湮灭的界限所容许，避免了从DM s波湮灭到氢气的过度加热。束流收集器和轻子对撞机实验可以通过产生不可见的暗光子来寻找毫荷电DM。
2019-08-08 astro-ph.CO hep-ph
CMB bounds on dark matter annihilation: Nucleon energy-losses after recombination
本文研究了在红移100<z<~2000处由暗物质湮灭产生的质子和反质子的传播和能量损失。在暗物质湮灭为夸克、胶子和弱规范玻色子的情况下，质子和反质子携带了注入e^ \pm和γ的能量的20%左右，但是当从改变的复合历史推导宇宙微波背景边界时，它们的相互作用通常被忽略。在这里，我们遵循数值的能量损失的历史，典型的质子/反质子在宇宙介质。我们发现，大约一半的能量被引导到光子和e^ \pm，我们提出了一个简单的处方，以估计相应的加强宇宙微波背景边界上的暗物质湮灭截面。
2013-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the annihilation cross section of dark matter particles from anisotropies in the diffuse gamma-ray background measured with Fermi-LAT
宇宙学晕（包括银河系晕）中暗物质粒子的湮灭产生了弥散伽马射线背景（DGRB）。由于这种贡献在天空中表现为各向异性，因此可以使用DGRB中各向异性的角功率谱来约束暗物质粒子的性质。通过比较修正后的暗物质湮灭DGRB角功率谱解析模型与费米大天区望远镜（LAT）最近22个月观测数据的功率谱，给出了暗物质质量对暗物质粒子湮灭截面的上限.我们发现，目前的数据排除了在暗物质质量为10 GeV时湮灭为b \bar{b}的<σv> >~ 10^{-25} cm ^3 s^{-1}，这是正则截面的三倍。暗物质质量越大，极限就越弱。通过更多的费米-LAT数据以及使用较低多极（l <~ 150）的功率谱，可以进一步改善极限，由于潜在的银河前景污染，目前还没有使用。
2013-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Does the Reionization Model Influence the Constraints on Dark Matter Decay or Annihilation?
如果暗物质衰变或湮灭，大量的能量和粒子将被释放到宇宙等离子体中。因此，它们可以改变我们宇宙的热和电离历史，然后在宇宙微波背景功率谱上留下足迹。本文以暗物质湮灭为例，研究了不同的再电离模型对暗物质湮灭约束的影响。我们考虑了包括暗物质湮灭和恒星形成的电离历史，并对暗物质湮灭进行了限制。结合最新的普朗克数据、BAO数据、SNIa测量、类星体观测的$Q_\text{HII}$约束以及紫外和红外数据的恒星形成率密度，我们得到该星系的光学厚度为$τ=0.0571^{+0.0005}_{-0.0006}$，位于68 $\%$ C. L. $ε_0 f_d$的上限读数为$2.7765\times 10^{-24}$，在95 $\%$ C. L.。通过比较，我们也约束暗物质湮灭的瞬时再电离模型从相同的数据组合，除了$Q_\text{HII}$约束和恒星形成率密度。我们在68 $\%$ C. L.得到了$τ=0.0559^{+0.0069}_{-0.0076}$。$ε_0 f_d$的上限为95 $\%$ CL的$2.8468\times 10^{-24}$。%，比之前模型的结果高出$2.5\%$。这表明各种再电离模型对暗物质衰变或湮灭的约束参数影响很小。
2021-12-08 astro-ph.CO hep-ph
Does the gamma-ray signal from the central Milky Way indicate Sommerfeld enhancement of dark matter annihilation?
最近，Daylan等人（2014）指出，来自银河系中央的GeV伽马射线过剩信号可以解释为$\sim 40$ GeV暗物质通过$b\bar{b}$通道的湮灭。基于伽马射线通量的形态，暗物质密度剖面的最佳拟合内斜率是$γ=1.26$。然而，最近对银河系暗物质轮廓的分析支持$γ=0.6-0.8$。在这篇文章中，我们表明，GeV的伽马射线过剩也可以解释的索末菲增强的暗物质湮灭通过$b\bar{b}$通道与$γ=0.85-1.05$。我们约束的索末菲增强湮灭的参数，通过使用费米LAT的数据。我们还表明，从矮星系发射的伽马射线通量的预测一般满足费米-LAT探测到的伽马射线通量的上限。
2016-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Power spectrum tomography of dark matter annihilation with local galaxy distribution
交叉关联的伽马射线背景与当地的星系目录可能会给严格的限制暗物质湮灭。通过详细描述星系功率谱和天体物理背景，采用马尔可夫链蒙特卡罗模拟，对费米望远镜和2MASS星系表的γ射线数据进行了湮没截面灵敏度的理论估算。特别是，我们表明，采取层析的方法将星系目录分为一个以上的红移切片将提高灵敏度的几个到几个的因素。如果暗物质晕包含大量明亮的子结构，产生大的湮灭增强（例如，对于星系大小的晕，因子为$\sim$ 100），那么人们可能能够探测质量高达$\sim$ 700 GeV的热产生机制的正则湮灭截面。即使有适度的子结构增压（例如，对于星系大小的晕，灵敏度为$\sim$ 10倍），另一方面，对于质量为几十到几百GeV的暗物质，灵敏度仍然可以达到正则截面的三倍。
2014-10-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Limits on a muon flux from Kaluza-Klein dark matter annihilations in the Sun from the IceCube 22-string detector
利用2007年104.3天的观测数据，利用冰立方中微子探测器的22弦结构，对太阳中Kaluza-Klein暗物质湮灭产生的μ介子中微子进行了探测。没有观察到超过预期大气背景的过量。已获得了在太阳中捕获的最轻Kaluza-Klein粒子（LKP）WIMP的湮灭率的上限，并将其转换为LKP质量在250 - 3000 GeV范围内的LKP-质子截面的极限。这些结果是迄今为止对LKP在太阳中湮灭的最严格限制。
2009-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Darkest Hour Before Dawn: Contributions to Cosmic Reionization from Dark Matter Annihilation and Decay
暗物质湮灭或衰变可能对宇宙的电离和热历史产生重大影响。在本文中，我们研究了暗物质湮灭（s波或p波主导）或衰变对宇宙再电离的潜在贡献，通过产生电子，正电子和光子。我们绘制出可能的扰动的电离和宇宙的热历史，由于暗物质过程，在广泛的速度平均湮灭截面/衰变寿命和暗物质质量。我们采用了最近的数值研究的效率与湮灭/衰变产物诱导加热和电离的星系际介质中，并在这项工作中扩展到红移的$1+z = 4$两种不同的再电离的情况。我们还改进了早期的研究，通过使用的结果是一致的最新的$N$体模拟的暗物质晕和subhaloes的详细结构形成模型，与估计的不确定性，源自最小的尺度。我们发现，暗物质模型与实验的限制是一致的，超过10%的贡献，在再电离的电离分数是不允许的所有湮灭的情况。这样的贡献是可能的，只有衰变成电子/正电子对，轻暗物质与质量$m_χ\lesssim $ 100兆电子伏，和衰变寿命$τ_χ\sim 10^{24} - 10^{25}$ s。
2016-09-06 astro-ph.CO hep-ph
Limits on Threshold and "Sommerfeld" Enhancements in Dark Matter Annihilation
我们发现独立于模型的上限速率的暗物质湮灭在星系晕。玻恩近似通常会失败，而类似于“索末菲因子”的奇异阈值增强也被证明是毫无根据的。最有效的湮灭机制涉及微扰小的衰变宽度，这在很大程度上被忽略了。与TeV质量尺度相比非常小的宽度足以有效地饱和湮灭率的么正性界限。由于波函数归一化，弱耦合理论中束缚态的形成产生很小的影响。酉性表明索末菲因子不能在截面中产生大的变化，并且用于确定这些近似在哪里失效。
2010-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Photon proliferation from multi-body dark matter annihilation
The University of Osaka（大阪大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
研究多体暗物质湮灭产生的光子增殖效应，揭示其在早期宇宙中对光子温度偏移的显著影响，从而增强对超轻暗物质耦合强度的约束。
2026-03-10 astro-ph.CO hep-ph
Loop-induced dark matter direct detection signals from gamma-ray lines
最近提出了改进的极限以及暗物质湮灭为伽马射线的试探性声明。在假设暗物质与原子核之间没有耦合的情况下，我们研究了暗物质湮灭为两个光子的直接探测截面。我们发现一个惊人的非标准反冲光谱由于不同的破坏性干扰贡献的暗物质核散射截面。虽然在s波湮灭的情况下，直接检测实验的电流灵敏度不足以与间接检测搜索竞争，但对于p波湮灭，直接搜索的约束是可比的。这将允许测试暗物质与p波湮灭的情况下，预测一个大的双光子湮灭截面在下一代的实验。
2012-12-03 astro-ph.CO hep-ph
PAMELA/Fermi-LAT electron cosmic ray spectrum at $\sim$100 GeV: implication for dark matter annihilation signal in accordance with the 130 GeV $γ$-ray line
最近，一个试探性的130 GeV的$γ$射线线信号被相当多的团体确认。如果正确的话，它将构成暗物质湮灭的“吸烟枪”。有趣的是，PAMELA和Fermi-LAT探测到的宇宙线电子的光谱都显示出在$\sim 100$ GeV处的微小的摆动状结构，这可能表明$\sim 130$ GeV暗物质粒子湮灭成具有速度加权截面$\langleσv\rangle_{\rm χχ\rightarrow e^{+}e^{-}} \sim 4\times10^{-26}~{\rm cm^{3}~s^{-1}}$的电子/正电子的微弱信号。AMS-02是一个以前所未有的精度测量高能宇宙线谱的任务，研究了确定这种潜在的弱暗物质湮灭电子和/或正电子成分的前景。
2013-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Sommerfeld enhancement from unstable final-state particles in dark matter annihilation
Tokyo University of Science（东京科学大学）；The University of Osaka（大阪大学）
暗物质湮灭中，不稳定末态粒子的窄衰变宽度通过共振效应显著增强湮灭截面，影响暗物质 relic abundance 预测。
2026-09-30 astro-ph.CO hep-ph
