Cosmic-Ray Positrons Strongly Constrain Leptophilic Dark Matter
宇宙射线正电子一直被认为是暗物质湮灭的有力探测器。特别是，无数关于正电子分数意外上升的研究一直在争论它的暗物质或脉冲星起源。在本文中，我们反而研究了AMS-02探测硬亲轻子暗物质候选者的非常精确的正电子测量的潜力，这些候选者不具有与所观察到的大部分正电子过剩相似的光谱特征。利用一个详细的宇宙射线传播模型，其中包括一个主要的正电子通量产生的银河系恒星，除了由氦和质子测量约束的二次组件，我们产生了一个强大的适合当地的正电子通量和光谱。我们没有发现与亲轻子暗物质相关的光谱凸起的证据，并设置强约束的暗物质湮灭截面低于热湮灭截面的暗物质质量低于60 GeV和380 GeV的湮灭到$τ^+τ^-$和$e^+e^-$，分别在我们的默认模型。
2022-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Simplified TeV leptophilic dark matter in light of DAMPE data
利用一个简化的框架，我们试图解释最近的DAMPE宇宙$e^+ + e^-$通量过剩的轻子狄拉克费米子暗物质（LDM）。讨论了连接LDM和标准模型粒子的标量（$Φ_0$）和矢量（$Φ_1$）介体场。在DM遗迹密度、γ射线、宇宙射线和宇宙微波背景辐射（CMB）的约束下，我们发现，当DM质量约为1.5 TeV时，耦合$P \otimes S$、$P \otimes P$、$V \otimes A$和$V \otimes V$可以产生合适的$e^+ + e^-$通量，并具有自然的热湮灭截面$<σv> \sim 3 \times 10^{-26} cm^3/s$.其中，$V \otimes V$耦合受到PandaX-II数据的严格约束（尽管LDM-核散射出现在单圈水平），并且幸存的样品出现在共振区域$m_{Φ_1} \simeq 2m_χ$。我们还研究了相关的对撞机特征，如双轻子产生$pp \to Φ_1 \to \ell^+\ell^-$和μ子$g-2$异常。最后，我们提出了一个可能的$U(1)_X$实现这种轻子暗物质。
2018-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Leptophilic dark matter in gauged $L_μ-L_τ$ extension of MSSM
AMS-02观测到能量高达$\sim$ 350 GeV的正电子过剩，与PAMELA观测到的能量高达100 GeV的正电子过剩一致。没有观察到超过预期CR背景的过量反质子。我们提出了一种具有MSSM的$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范扩展的亲轻子暗物质。暗物质是$L_μ-L_τ$高吉诺和额外的$SU(2)$单线态希格斯玻色子的费米子伙伴的混合物，它们打破了$L_μ-L_τ$对称性。我们构造了SM $\otimes U(1)_{ L_μ-L_τ}$ SUSY模型，该模型提供了正确的暗物质残余密度，并且与LHC对$Z'$的约束一致。解释PAMELA和AMS-02所需的大的暗物质湮灭截面到$μ^{+}μ^{-}$和$τ^{+}τ^{-}$是通过Breit-Wigner共振实现的。
2013-12-16 hep-ph
Leptophilic Dark Matter at Linear Colliders
我们讨论了模型无关的对撞机的有效耦合的亲轻暗物质（LDM）的约束，考虑其生产在未来的电子-正电子直线对撞机，偏振和非偏振光束的选择，在单光子和单$Z$通道。我们表明，未来的对撞机的限制在很大程度上是互补的LDM的直接和间接的检测极限，并可能提供有史以来最好的LDM灵敏度在低质量的制度（低于$\sim$ 10 GeV）。
2021-11-04 hep-ph
EFT analysis of leptophilic dark matter at future electron-positron colliders in the mono-photon and mono-$Z$ channels
我们考虑了暗物质在树水平上只与标准模型轻子相互作用而不与夸克相互作用的可能性，并分析了这种亲轻子暗物质在超光子和单$Z$（轻子和强子）通道中的轻子对撞机前景。采用模型无关的有效场论框架，我们考虑所有可能的六维运营商的标量赝标量（SP），矢量轴矢量（VA），和张量轴张量（TAT）类型的费米子DM和导出碰撞灵敏度的有效截止尺度$Λ$作为DM质量的函数。作为一个具体的例子，我们采取的国际直线对撞机的光束配置与$\sqrt s=1$ TeV和$8$ ab $^{-1}$集成亮度，包括光束偏振的影响，并表明它可以探测亲轻子DM在$3σ$水平高达$Λ$值为$6.6$，$8.8$，和$7.1$ TeV的SP-，VA-和TAT-型运营商。这在很大程度上是对直接和间接寻找嗜轻DM的补充，并且可能在低质量DM方案中提供有史以来最好的灵敏度。
2022-12-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on leptophilic dark matter from the AMS-02 experiment
银河系星系晕中暗物质粒子的湮灭可能导致宇宙射线特征，AMS-02实验可以探测到这些特征，该实验以前所未有的精度测量了带电宇宙射线的成分和通量。考虑到AMS-02测量的电子和正电子通量中没有特征光谱特征，我们推导了亲轻子暗物质模型的暗物质湮灭截面的上限。我们的极限是基于一个新的背景模型，该模型描述了最近对宇宙射线正电子和电子能谱的所有测量。对于热暗物质遗迹，我们可以排除质量低于约100 GeV的暗物质。我们在暗物质湮灭过程中考虑了电弱规范玻色子的辐射，并计算了在亲轻子暗物质模型中可以预期的反质子信号。
2017-05-09 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Type II Seesaw with scalar dark matter in light of AMS-02, DAMPE and Fermi-LAT
由II型跷跷板和SM规范单重标量暗物质（DM）补充的标准模型（SM）是一个非常简单的框架，以纳入观察到的中微子振荡，并提供一个合理的DM候选人。在这个框架中，标量DM自然具有亲轻子性质，其中一对主要湮灭为SM SU（2）$_L$三重态的II型跷跷板希格斯标量，而后者又衰变为轻子。在这项工作中，我们考虑间接签名的亲轻子DM和检查的光谱DM对湮灭的星系晕的宇宙射线电子/正电子通量。给出了宇宙线电子/正电子通量的天体物理背景谱，我们发现DM湮灭的贡献可以很好地拟合AMS-02、DAMPE和Fermi-LAT合作的观测数据，DM质量的范围为多TeV，${\cal O}(1000)$的DM湮灭截面有一个提升因子.增强因子与矮球状星系伽马射线的费米-LAT数据有轻微的张力，这可以通过增强局部DM密度约2倍来改善。
2018-04-25 hep-ph
Searching for leptophilic composite asymmetric dark sector at $e^+e^-$ colliders
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Nanjing Key Laboratory of Particle Physics and Astrophysics（南京粒子物理与天体物理重点实验室）
本文研究了在 $e^+e^-$ 对撞机上寻找轻子ophilic 复合非对称暗物质的信号，探讨其在不同实验中的可探测性及参数空间互补性。
2026-01-01 hep-ex hep-ph
Cosmic Rays from Leptophilic Dark Matter Decay via Kinetic Mixing
如果用衰变的暗物质来解释，PAMELA实验所观察到的10 GeV以上的宇宙射线中正电子分数的急剧上升，暗示了一种有利于轻子通道的潜在产生机制。我们考虑这样一种情况，其中一部分暗物质是由一个完整的隐藏扇区U（1）的高吉诺组成的，它只通过微小的动力学混合与可见扇区相互作用。暗物质的第二种成分是由中性伴子组成的，根据质谱，最轻的中性伴子或隐藏的高根伴子变得不稳定，容易衰变。我们分析了宇宙射线，即正电子，河外γ射线和反质子通量的贡献，这可能是由于这些衰变，并证明，反质子的生产可以自然抑制。此外，我们简要地讨论了明显的双峰结构的ATIC数据级联衰减隐藏的高吉诺，以及可能的签名费米。
2009-03-20 astro-ph.HE hep-ph
The leptophilic dark matter with $Z'$ interaction: from indirect searches to future $e^+ e^-$ collider searches
我们研究的情况下，暗物质只与带电轻子在标准模型中通过中性矢量介体$Z'$。这样一个具有430 GeV暗物质的方案可以用合理的增强因子来拟合AMS-02合作项目最近观测到的正电子通量。我们研究了在未来的正负电子对撞机（如国际直线对撞机（ILC）和紧凑型直线对撞机（CLIC））上通过轻子末态和不可见衰变模式寻找这种亲轻子$Z'$的可能性。我们发现，对于$Z'$质量从1.0 TeV到1.5 TeV的基准模型，在CLIC 1.5 TeV运行下，通过单光子过程可以很容易地实现对$Z'\to \bar χχ$不可见衰变的搜索.然而，质量从0.5 TeV到0.8 TeV的较轻的$Z'$很难看到。双轻子加单光子通道可以在中等亮度下显示ILC和CLIC处的$Z'$质量。
2015-02-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Phenomenology of Minimal Leptophilic Dark Matter Models at Linear Colliders
讨论了GeV尺度Majorana暗物质（DM）与标准模型轻子扇区通过带电标量单线态耦合的极小模型的唯象。理论框架通过两个$SU(2)_L$单线态扩展了标准模型：一个是带电的希格斯玻色子，另一个是单线态的右手费米子。后者扮演DM候选人的角色。我们发现，有自旋无关的DM-核散射截面（$σ_{\rm SI}$）和DM遗迹密度之间的反相关。我们提出了一个方案，可以测试在电子-电子和电子-正电子碰撞使用生产的同号带电希格斯粒子对和单希格斯粒子与右手中微子。
2021-05-06 hep-ex hep-ph
Explaining the MiniBooNE Anomalous Excess via Leptophilic ALP-Sterile Neutrino Coupling
最近，费米实验室的MiniBooNE实验用更多的数据更新了结果，并报告了中微子操作模式下过量的$560.6 \pm 119.6$类电子事件（$4.7σ$）。在本文中，我们提出了一个方案，以说明过剩的狄拉克型无菌中微子，通过中微子混合的带电K介子衰变产生的，衰变成亲轻子类轴子粒子（$\ell$ ALP）和μ子中微子。由$\ell$ ALP衰变产生的电子-正电子对可以解释为类电子事件，只要它们的张角足够小。在我们的框架中，我们认为$\ell$ ALP与质量$m^{}_a = 20\,\text{MeV}$和逆衰减常数$c^{}_e/f^{}_a = 10^{-2}\,\text{GeV}^{-1}$，允许的天体物理和实验的限制。然后，对预测的$\ell$ ALP的角谱或可见能谱进行积分，得到总的过剩事件数，我们发现，我们的$150\,\text{MeV}\lesssim m^{}_N \lesssim 380 \,\text{MeV}$（$150\,\text{MeV}\lesssim m^{}_N \lesssim 180 \,\text{MeV}$）中的无菌中微子质量和$10^{-10} \lesssim |U_{μ4}|^2 \lesssim 10^{-8}$（$3\times 10^{-7} \lesssim |U_{μ4}|^2 \lesssim 8 \times10^{-7…
2021-08-03 hep-ph
The cosmic-ray positron excess from a local Dark Matter over-density
我们发现PAMELA和AMS测量的宇宙线正电子过剩可能是由局部过密度的暗物质湮灭引起的。在这样的背景下，亲轻子DM是不需要的，并且与正电子数据的良好拟合，与反质子和γ射线测量一致，获得了对$WW$、$hh$、$ZZ$、$ t \bar t$、$b \bar b$、$q\bar q$通道的DM湮灭。经典的暗物质候选者，例如具有标准热湮灭截面的纯超对称Wino，可以拟合正电子过剩，而无需对暗物质属性进行任何额外的假设。
2013-07-12 astro-ph.HE hep-ph
Probing Leptophilic Dark Sectors at Electron Beam-Dump Facilities
中等能量的电子束流收集实验提供了一个强烈的二次μ子源。这些粒子可以用来寻找μ子耦合的光暗标量，可以解释$(g-2)_μ$异常。我们将这一想法应用于SLAC E137实验，得出了新的排除限，并评价了计划的Jefferson Lab BDX实验的预期灵敏度（如果结果报告为空）。该计算是基于数值模拟，包括一个现实的描述二次μ子产生的转储，暗标量的生产，传播和衰变，最后，衰变产物（电子，正电子，或光子）与检测器的相互作用。对于这两个实验，排除限制被扩展到覆盖标量-μ子耦合与标量质量参数空间中更广泛的区域。这项研究表明，电子束流转储实验具有增强的灵敏度，通常使用质子束研究的过程中的新物理。
2018-12-10 hep-ex hep-ph
Accurate Inverse-Compton Models Strongly Enhance Leptophilic Dark Matter Signals
本研究针对TeV尺度轻子型暗物质湮灭的宇宙线$e^+e^-$能谱分析，将逆康普顿散射建模为随机过程而非连续过程，发现暗物质质量附近的$e^+e^-$流强约为连续模型的2倍，显著提升了重暗物质湮灭信号的可探测性。
2023-11-06 astro-ph.HE hep-ph
PAMELA/ATIC anomaly from the meta-stable extra dark matter component and the leptophilic Yukawa interaction
我们提出了一个包含两个暗物质（DM）分量的超对称模型来解释PAMELA/HEAT和ATIC/PPB-BETS观测到的银河系正电子过剩：一个是传统的（类双星）最轻超对称粒子（LSP）χ，另一个是TeV尺度的亚稳中性单线态N_D，它是一个狄拉克费米子（N，N^c）.在该模型中，N_D通过一个R奇偶保持维6的算子主要衰变为χe^+e^-，寿命τ_N \sim为10^{26} sec.我们引入了一对矢量型超重SU（2）轻子二重态（L，L^c）和轻子单线态（E，E^c）。导致N_D衰变的6维算符是由具有单位阶无量纲耦合的轻子Yukawa相互作用W \supset Ne^cE+Lh_dE^c+ m_{3/2} l_1L ^c和规范相互作用{ \cal L} \supset \sqrt{2} g' \tilde{e}^{c*} e^c x + h. c产生的.类矢量轻子的超重质量（M_L，M_E \sim 10^{16} GeV）决定了N_D的寿命。该模型中的低能场谱就是MSSM场和N_D。即使在总DM密度[{ \cal O}（10^{-10}）\lesssim n_{N_D} /n_x]中N_D的比例远小于x的情况下，观测到的正电子过剩也可以通过采用相对较轻质量的类矢量轻子（10^{13} GeV \lesssim M_{L,E} \lesssim 10^{16} GeV）来解释。还解释了电子…
2009-08-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Theoretical interpretations of DAMPE first results: a critical review
DAMPE实验最近发表了关于轻子（$e^+ + e^-$）宇宙射线（CR）通量的第一个结果。这些结果是重要的，因为他们占的第一个直接检测的轻子打破周围的能量为1 TeV，并确认了地面切伦科夫探测器的发现。同时，它们揭示了光谱中一个新的高能特征，当被解释为亲轻暗物质湮灭的典型特征时，这在理论方面引发了很多兴奋。在这篇文章中，我主要关注轻子破缺的理论认识。然后，我快速回顾了更具投机性的线状DAMPE过剩的状态，其天体物理（脉冲星）或奇异（暗物质）解释受到多信使天文学的强烈限制。
2018-06-18 astro-ph.HE hep-ph
Leptophilic Dark Matter from the Lepton Asymmetry
提出了一个弱尺度暗物质模型，其中热暗物质密度由高维轻子破坏算符引起的轻子不对称性决定。在这些模型中，一般有一个分离的湮灭截面负责遗迹丰度（通过轻子违反运营商）和湮灭截面是相关的DM的间接检测（通过轻子保存运营商）。由于这种分离，有一个明显的提升，在今天的星系湮灭截面相对于典型的热冻结导出。这导致了对所观察到的宇宙射线电子和正电子过剩的自然解释，而无需求助于索末菲增强。生成间接信号还设置直接检测横截面的幅度，这意味着用于下一代实验的信号。更一般地，这些模型激励继续寻找DM与显然非热湮灭截面。DM还可能在辐射产生马约拉纳中微子质量方面发挥作用。
2009-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Confronting cosmic ray electron and positron excesses with hybrid triplet Higgs portal dark matter
为了解释AMS-02和DAMPE所报道的宇宙线电子和正电子过剩现象，我们在标准模型的三重态Higgs扩展下对标量暗物质进行了详细的研究。AMS-02正电子过剩的详细分析表明，对于不同的顺序（正常，倒置和准简并）的中微子质量，混合三重态Higgs门户框架是更有利于相对于单三重态Higgs门户TeV尺度暗物质。我们还发现，当考虑附近的暗物质子晕时，可以用混合三重态Higgs门暗物质很好地解释DAMPE宇宙线数据中的共振峰和连续过剩。
2022-02-07 hep-ph
Universally Leptophilic Dark Matter From Non-Abelian Discrete Symmetry
最近宇宙射线测量报告的正电子异常可以用衰变的暗物质来解释，在这种情况下，它主要衰变为寿命为O（10 ^26）秒的轻子。当暗物质是一种费米子粒子时，这种量级的寿命可以通过一个被统一尺度10^16 GeV所抑制的6维算符来获得，而这样的衰变算符不一定只涉及轻子。此外，如果存在低维算符诱导暗物质衰变，则会破坏这种情况。我们在这封信中表明，一个单一的非阿贝尔离散对称，如A_4是可能的，以禁止所有这些有害的（非轻子耦合和低维）运营商。此外，由于非阿贝尔味对称性，暗物质以味盲的方式衰变为带电轻子，这不仅与PAMELA数据完全一致，而且与最近报道的最新Fermi-LAT数据也完全一致。我们还讨论了离散对称性和中微子物理之间的一些相关性。
2010-08-27 astro-ph.HE hep-ph
Quasi-degenerate dark matter for DAMPE excess and $3.5\,\textrm{keV}$ line
我们提出了一个准简并的暗物质的情况下，同时解释$1.4\,\textrm{TeV}$峰的高能宇宙射线电子-正电子光谱的DAMPE合作报告最近和$3.5\,\textrm{keV}$ X射线线观察星系团和从银河系中心，并证实了钱德拉和NuSTAR卫星。我们考虑一个暗$SU(2)'\times U(1)'$规范对称性，在这个对称性下，暗物质是由两个带非平凡$U(1)'$电荷的$SU(2)'$二重态组成的狄拉克费米子二重态。在单圈水平上，由于暗规范对称性破缺，两个暗费米子分量会发生质量分裂。通过交换一个介体标量二重态，两个准简并暗费米子可以在树水平上湮灭为正负电子对，解释了$1.4\,\textrm{TeV}$正电子异常;而重暗费米子可以在单圈水平上缓慢地衰变为带有一个光子的轻暗费米子，解释了$3.5\,\textrm{keV}$ X射线谱线.我们的暗费米子也可以在直接探测实验中得到验证。
2017-12-04 hep-ph
Dirac gaugino as leptophilic dark matter
研究了具有扩展规范和Higgs扇区的R对称N=2超对称模型中Dirac gauginos的亲轻子性质。狄拉克-高吉诺湮灭为轻子不需要末态的手征翻转，因此它不会像马约拉纳那样被抑制。这意味着它可以足够大来解释PAMELA实验中观察到的正电子过剩，具有中等或没有增强因子。当夸克质量较重时，狄拉克-高吉诺湮灭为强子的过程受其Higgsino分数控制，并由$hZ$和$W^+W^-$末态驱动。此外，与马约拉纳的情况不同，具有非零希格西诺分数的狄拉克高吉诺也可以与$Z$规范玻色子有矢量耦合，导致相当大的自旋无关的散射截面。饱和目前的反质子限制，我们表明，狄拉克gauginos可以留下一个信号，在直接探测实验的灵敏度水平的暗物质搜索在目前和不久的将来。
2010-02-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The gluon condensation effects in the DAMPE cosmic ray spectrum of electrons and positrons
胶子在高能碰撞中控制质子的行为，它们可以在超高能下凝聚。在宇宙射线中，加速的高能质子与行星际物质的碰撞将在胶子凝聚能区产生大量的次级粒子，从而打破了宇宙射线的一次幂律。上述预测似乎与最近的DAMPE数据有关的电子加正电子光谱一致。我们发现DAMPE数据中$\sim 0.9 TeV$和$3\sim 4 TeV$处的光滑破缺幂律可以理解为质子中的胶子凝聚效应。
2018-09-19 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Interpretation of the cosmic ray positron and electron excesses with an annihilating-decaying dark matter scenario
最近的实验对宇宙射线正电子和/或电子能谱的精确测量表明，能量明显超过10 GeV。此外，暗物质粒子探测器（DAMPE）的数据显示了一个潜在的尖锐光谱特征。这些结果激发了许多关于暗物质湮灭/衰变或天体物理起源的讨论。在这里，我们讨论的DM方案中，DM粒子可以湮灭和衰变为标准模型粒子对同时进行。在这个模型中，峰值结构是由于DM湮没在附近的subhalo和广泛的正电子/电子过剩是由于DM在银河系中的衰变。该模型能合理地解释DAMPE和AMS-02数据的总$e^+e^-$谱和正电子分数，模型参数与现有约束条件一致。这种DM模型的一个简单实现是自旋1矢量DM模型。
2020-04-21 hep-ph
Radiative seesaw models linking to dark matter candidates inspired by the DAMPE excess
我们提出两种可能性来解释暗物质探索（DAMPE）最近报道的1.4 TeV附近的电子/正电子通量过剩的辐射跷跷板模型的框架中，其中一个提供了一个费米暗物质候选人，另一个提供了玻色子暗物质候选人。我们还显示了独特的功能，这两个模型的中微子质量结构。
2017-12-04 hep-ph
Dark Matter Particle Explorer observations of high-energy cosmic ray electrons plus positrons and their physical implications
暗物质粒子探测器（DAMPE）是一个星载高能粒子和$γ$射线探测器，致力于间接探测粒子暗物质和研究高能天体物理。最近发表了25 GeV ~ 4.6TeV宇宙线正负电子能谱的首次精确测量结果。DAMPE光谱揭示了在$0.9$ TeV附近的有趣的光谱软化和在$1.4$ TeV附近的试探性峰值。这些结果引发了广泛的讨论。介绍了DAMPE的探测器、数据分析和初步结果。特别是，DAMPE数据的物理解释进行审查。
2018-07-31 astro-ph.HE hep-ph
Flavor-Specific Dark Matter Signatures through the Lens of Neutrino Oscillations
本文研究中微子质量模型中轻子亲和暗物质的味特异性质，利用中微子振荡数据关联暗物质间接与对撞机信号。
2025-02-20 hep-ph
Electrophilic dark matter with dark photon: from DAMPE to direct detection
DAMPE合作组最近报道的正负电子过剩现象可以用亲电暗物质（DM）来解释。当一个标准模型的单态费米子被某些对称性（如暗$U(1)_X^{}$规范对称性）稳定时，它可能扮演这样一个DM的角色，并通过标量介体的交换而主要湮灭为电子-正电子对。该模型，适当的汤川耦合，可以很好地解释DAMPE过剩。人们天真地认为，在这类模型中，DM-核子截面应该很小，因为不存在树能级DM-夸克相互作用。然而，我们发现在单圈水平上，可以诱导出一个可检验的DM-核子截面，为亲电模型的检验提供了方法。我们还发现，虽然$U(1)_X^{}$暗光子对DM湮灭的贡献可以忽略不计，但$U(1)$动力学混合可以产生相当大的DM-核子截面。根据混合参数的符号，暗光子可以增加或减少单圈诱导的DM-核子截面。
2017-12-04 hep-ph
Multicomponent Dark Matter in the Light of CALET and DAMPE
根据CALET和DAMPE实验对$e^+ + e^-$总通量的最新测量，我们重新审视了多组分轻子衰变暗物质（DM）对先前观测到的宇宙射线电子/正电子过剩的解释。特别地，我们使用单和双分量DM模型来探索AMS-02正电子分数与新的CALET或DAMPE数据的兼容性。结果表明，无论是单组分还是双组分DM模型都不能同时拟合AMS-02正电子分数和DAMPE总$e^+ + e^-$通量数据。另一方面，对于AMS-02和CALET组合数据集，单组分和双组分DM模型都可以提供合理的拟合。如果我们进一步考虑费米-LAT的扩散$γ$射线约束，则只允许双分量DM模型。
2020-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on box-shaped cosmic ray electron feature from dark matter annihilation with the AMS-02 and DAMPE data
精确测量宇宙线电子和正电子的光谱可以有效地探测暗物质（DM）粒子的性质。在一类DM粒子初始湮灭为一对中间粒子，然后衰变为标准模型粒子的模型中，可以产生盒形谱。这类谱与天体物理背景不同，可能是DM湮灭的特征。在本工作中，我们在AMS-02和DAMPE测量的总电子+正电子谱中寻找这样的特征。给出了速度加权湮没截面的95%置信度上限，其范围从DM质量为50 GeV时的$\sim 10^{-26}~{\rm cm^3~s^{-1}}$到DM质量为10 TeV时的$\sim 10^{-23}~{\rm cm^3~s^{-1}}$.
2018-08-31 hep-ph
Radiative Dirac neutrino mass, DAMPE dark matter and leptogenesis
我们在一个辐射Dirac跷跷板模型中解释了DAMPE合作组最近报道的正负电子过剩现象，其中暗$U(1)_X$规范对称性可以（i）禁止三个右手中微子与标准模型轻子和Higgs二重态的树能级Yukawa耦合，（ii）预言存在三个暗费米子来抵消规范异常，（iii）介导最轻的暗费米子从核子中的可测散射。我们的模型也可以容纳一个成功的leptogenesis产生的宇宙重子不对称。
2017-12-04 hep-ph
A simple and natural interpretations of the DAMPE cosmic-ray electron/positron spectrum within two sigma deviations
暗物质粒子探测器（DAMPE）实验最近宣布了测量25 GeV和4.6 TeV之间的总电子加正电子通量的第一个结果。在0.9TeV附近发现了一个谱突变，在1.4TeV附近还发现了一个峰值过剩，但同时再现峰值信号和包括谱突变的平滑背景是非常困难的。我们指出，事件的数量在两个能量范围（箱）接近1.4 TeV的过剩有$1σ$赤字。利用简单自然的基本物理原理，我们考虑了1229.3~GeV、1411.4~GeV和1620.5~GeV三个能级由于统计涨落引起的$-2σ$、$+2σ$和$-1σ$偏差。有趣的是，我们发现，所有的DAMPE数据可以解释一致通过连续分布脉冲星和暗物质的解释，其中有$χ^{2} \simeq 17.2 $和$χ^{2} \simeq 13.9$（所有的38个点在DAMPE电子/正电子谱与其中3个修订），分别。这些结果与以前的分析不同，忽略了1.4 TeV的过剩。同时，我们对新公布的CALET轻子数据进行了类似的整体拟合，这些数据也可以用这样的组态来解释。此外，我们还提出了一个具有Breit-Wigner机制的$U(1)_D$暗物质模型，该模型能给出合适的暗物质湮灭截面，并能逃脱CMB约束.此外，我们提出了一些方法来测试我们的建议。
2019-04-23 astro-ph.HE hep-ph
Explaining AMS-02 positron excess and muon anomalous magnetic moment in dark left-right gauge model
在暗左右规范模型中，右手轻子偶的中性分量在广义R宇称下是奇的，因此最轻的分量是暗物质的候选者。暗物质与单电荷希格斯三重态的共湮灭产生了正确的遗迹丰度。我们解释AMS-02正电子过剩的湮灭800 GeV的暗物质到$μ^+μ^-γ$，通过额外的带电三重态希格斯玻色子玻色子的t-通道交换。DM是亲轻子的，这对于解释没有观测到任何反质子过剩是有用的，而这通常是从DM湮灭中预期的。解释AMS-02所需的大横截面也需要天体物理学的推动。此外，我们表明，μ子$(g-2)$收到所需的贡献，从单，双电荷的三重态希格斯在循环。
2016-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Probing the anomalous positron fraction origin with fully leptonic decaying gravitino dark matter candidates
由PAMELA、AMS-02、CALET、DAMPE和Fermi-LAT等空间实验测量的电子和正电子宇宙射线通量在高能时显示出与标准天体物理学来源的预期相比出乎意料的行为。特别是，AMS-02的观测为一种新的正电子和电子来源提供了令人信服的证据，而这种来源仍然未知。可能的情况包括暗物质的贡献或未解决的天体物理来源，如附近的恒星。研究表明，大多数基于暗物质的解释往往会产生过多的伽马射线，与河外伽马射线背景（EGB）的测量结果相冲突。虽然这种情况似乎是相当普遍的，但它最终取决于候选暗物质的性质。在这项工作中，我们重新审视了一个模型，其中引力子是一个暗物质的候选人通过R-宇称违反耦合衰变到SM粒子。我们表明，三线性耦合允许的衰变通道产生更多的电子和正电子和更少的光子相比，双线性耦合允许的通道。事实上，当单独考虑AMS-02数据时，我们发现三线性模型与EGB约束是兼容的。然而，当考虑DAMPE或CALET测量的电子和正电子通量之和而不是AMS-02数据时，这一结果可能会改变。因此，为了进一步评估该模型，需要澄清这些实验收集的数据之间的差异
2020-11-18 hep-ph
The electron-flavored Z'-portal dark matter and the DAMPE cosmic ray excess
DAMPE实验最近报告了存在过量高能电子和正电子的强烈迹象。如果用暗物质的湮灭来解释，DAMPE的结果将暗物质质量和可能的湮灭通道限制在少数情况下。在本文中，我们解释的DAMPE结果与电子味$Z^\prime$ -门户费米子暗物质。我们表明，狄拉克暗物质的情况下是有希望的，通过过程$\bar χχ\to\mathbf{Z}'\to \bar e e$来解释过剩。约化湮没截面被限制在$10^{-26}\sim 10^{-24}~{\rm cm^3 s^{-1}}$的范围内，以解释过量。
2017-12-04 hep-ph
Small-scale structure from charged leptophilia
我们把粒子物理学中标准模型的带电亲轻子扩展看作是一个最小暗区。它容纳了一个在TeV尺度的WIMP范式，足以解决所有的小尺度问题的$Λ$ CDM和解释过剩的高能宇宙射线标准模型电子和正电子最近提出的DAMPE合作。该模型的预测能力允许在不久的将来对其进行测试。
2018-12-05 astro-ph.HE hep-ph
Flavor Structure of the Cosmic-Ray Electron/Positron Excesses at DAMPE
暗物质粒子探测器（DAMPE）卫星探测器宣布了它测量宇宙射线电子/正电子（CRE）能谱的第一个结果，最高可达4.6 TeV，包括在（1.3-1.5）TeV处的一个试探性的峰值事件过剩。在这项工作中，我们发现了一个显着的隐藏过量的能量范围（0.6-1.1）TeV的DAMPE CRE光谱，它具有非峰状结构。我们提出了一个新的机制来解释这种过剩的一组1.5 TeV的$μ^\pm$事件，随后衰变成$e^\pm$加中微子。为了解释这一新的过剩以及1.4TeV附近的峰值过剩，我们证明了由暗物质（DM）湮灭（或其他机制）产生的原始轻子末态的{ \it味结构}应该具有组成比$N_e : (N_μ+\frac{1}{6}N_τ) = 1 : y$，与$y \simeq 2.6-10.8$ .对于轻子门DM模型，这对具有窄范围$y^{\frac{1}{4}} \simeq 1.3-1.8$的轻子-DM-介质耦合$λ_e : (λ_μ^4 + \frac{1}{6}λ_τ^4)^{\frac{1}{4}} = 1 : y^{\frac{1}{4}}$提出了重要的约束。
2018-04-09 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Multi-messenger hunts for heavy WIMPs
重中微子在文献中有着悠久的历史，特别是与它们作为中微子质量、重子不对称性和可能的暗物质问题的解决方案有关。有趣的是，最近马达拉假说的发展，一个标准模型的扩展，旨在解释持续的LHC轻子异常，可能也需要一个重中微子。这一前景是令人兴奋的暗物质模型组成的TeV规模的亲轻子费米子粒子也被调用来解释电子-正电子过剩观察到的DAMPE实验。这些新费米子之间诱人的相似性可能允许间接暗物质探测方法探索经验上引人注目的标准模型扩展，如马达拉假设。然而，亲轻子性质和大质量意味着预期的湮灭或衰变的伽马射线特征比传统上认为的重夸克和τ轻子通道中的伽马射线特征要弱。在这项工作中，我们探讨是否可以利用KM 3 NeT中微子探测器的亲轻子性质的添加粒子提供一种替代手段，探索宇宙学和对撞机物理学之间的这种有趣的联系。我们证明了矮星系，特别是像三角座II这样的高密度超暗矮星系，为KM 3 NeT搜索提供了非常强大的前景。
2019-12-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Charge Asymmetric Cosmic Ray Signals From Dark Matter Decay
在过去的两年里，PAMELA和费米对宇宙射线电子和正电子谱的测量引起了人们极大的兴趣，因为它们与通过暗物质湮灭或衰变产生的20 GeV和1 TeV之间的电子和正电子通量的重要组成部分是一致的。然而，由于测量结果也与天体物理学解释一致，因此信息尚不清楚。本文指出，暗物质在宇宙射线中可以有一个更明显的信号，即电荷不对称性。如果暗物质的丰度是由于遗迹的不对称性，那么这种电荷不对称性就会产生，从而使其衰变产生正电子和电子的不对称性。这类似于重子不对称，衰变中子产生电子而不是正电子。我们探索基准的情况下，暗物质衰变成一个轻子带电希格斯玻色子玻色子或电弱规范玻色子。这些模型在伽马射线和中微子中有可观测到的信号，可以通过费米和冰立方进行测试。最强大的测试将是AMS-02，因为它有能力区分100 GeV以上的电子和正电子电荷。具体地说，有利于正电子的不对称性通常预示着正电子（电子）的正电子比比电荷对称源更大，高能谱更硬（更软）。最后，我们简要讨论了这些情景与主要天体物理学解释的不同之处。
2011-06-07 astro-ph.HE hep-ph
Electron-positron plasma in BBN: damped-dynamic screening
本文详细刻画BBN期间致密的电子-正电子-光子等离子体，利用线性响应方法解析求解含动态源和阻尼效应的核间屏蔽势，并讨论方法局限及改进BBN反应速率的后续工作。
2023-08-30 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Interpretations of the DAMPE electron data
DArk Matter Particle Explorer（DAMPE）是空间高能宇宙线和$γ$射线探测器，最近报道了25 GeV ~ 4.6 TeV电子+正电子总通量的新测量结果。在$\sim0.9$ TeV处的光谱软化和在$\sim1.4$ TeV处的暂定峰已被报道。在这项工作中，我们研究的DAMPE数据的物理含义。光谱突变的存在显着收紧模型参数的约束，以解释电子/正电子过剩。光谱软化可以解释为天体物理源的电子的最大加速极限，或在空间和时间的TeV能量的电子源的连续分布的共同假设的故障。在$\sim1.4$ TeV处的峰值意味着具有准单色注入谱的电子/正电子的局域源。我们发现，冷的，超相对论$e^+e^-$风的恒星可能会产生这样的结构。脉冲星必须是中年、自转相对缓慢、磁化强度较弱、孤立于密度空腔中的脉冲星。DM粒子（$m_χ\sim1.5$ TeV）湮灭成附近团块或过密度区域中的$e^+e^-$对也可以解释这些数据。在DM方案中，假设热产生截面，推断的团块质量（或密度增强）约为$10^7-10^8$ M $_\odot$（或正则局部密度的$17-35$倍），这与来自数值模拟的预期相比相对极端。湮灭截面的适度增强，例如，因此需要Sommerfeld机制或非热产生。
2017-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Bayesian analysis of the break in DAMPE lepton spectra
最近，DAMPE发布了其关于高能宇宙射线电子和正电子（CREs）的第一个结果，从大约$25$ GeV到$4.6$ TeV，直接检测到$\sim 1$ TeV的破裂。这一结果为我们研究CREs过量的来源提供了一个极好的机会。本文同时利用AMS-02和CREAM的质子和氦通量、$\bar{\mathrm{p}}/\mathrm{p}$比、正电子通量和CREs通量数据进行了全局拟合，较好地考虑了传输模型、原子核和电子一次源注入以及二次轻子产生等因素的影响。对于解释轻子谱过剩的额外源，我们考虑了两种不同的情况（脉冲星和暗物质通过轻子通道湮灭）来构建碰撞（$\gtrsim 100$ GeV）和破裂（$\sim 1$ TeV）。结果表明：（i）在脉冲星情况下，注入的光谱指数应为$ν_{\mathrm{psr}} \sim 0.65$，截止值应为$R_{c} \sim 650$ GV;（ii）在暗物质情况下，暗物质粒子的质量为$m_χ \sim 1208$ GeV，截面为$\langle σv \rangle \sim 1.48 \times 10^{-23} \mathrm{cm}^{3} \mathrm{s}^{-1}$。此外，在暗物质情况下，$τ\barτ$湮灭通道被高度抑制，并建立了满足拟合结果的DM模型。
2018-04-26 astro-ph.HE hep-ph
A model explaining neutrino masses and the DAMPE cosmic ray electron excess
我们提出了一个有特色的$U(1)_{eμ}$中微子质量和暗物质~（DM）模型来解释最近的DArk物质粒子探测器（DAMPE）数据，该数据的特点是宇宙线电子+正电子通量在1.4 TeV附近过剩。在新的$U(1)_{eμ}$规范对称性下，只有标准模型的前两代轻子带电。一个类矢量的费米子$ψ$，这是我们的DM候选者，通过新的规范玻色子$Z'$交换湮灭为$e^{\pm}$和$μ^{\pm}$，并占DAMPE过剩。我们发现，这些数据支持$ψ$质量在1.5~TeV左右，$Z'$质量在2.6~TeV左右，这两个质量都有可能被下一代轻子对撞机和DM直接探测实验探测到。
2018-03-26 astro-ph.HE hep-ph
Explanation of nearby SNRs for primary electron excess and proton spectral bump
几个小组已经报道了在高能量下可能存在过量的初级电子，并结合了正电子分数和总电子/正电子谱。随着AMS-02测量的高精度电子/正电子谱的最新发布，我们通过拟合$ΔΦ$ $\rm(i.e., Φ_{e^-}-Φ_{e^+})$数据进一步证实了这一超额。然后，我们调查的贡献，一个单一的附近的超新星遗迹的初级电子过剩，并发现Monogem可以合理地解释这种过剩。此外，我们预测，由于船帆座的贡献，电子光谱可能会再次硬化在几个TeV。DAMPE可以精确测量TeV量级的电子，预计在不久的将来将提供对这种新光谱特征的可靠测试。最后，我们用Monogem或Loop I对DAMPE的质子谱数据进行了拟合。我们发现，初级电子过剩和质子谱凸主要是由Monogem产生的。
2022-01-24 astro-ph.HE hep-ph
Goldstini as the decaying dark matter
我们考虑了一个新的情况下，超对称衰变暗物质没有R-宇称违反理论与goldstini，出现如果超对称性被打破独立的多个隔离部门。未被吃掉的goldstino自然有很长的寿命，并衰变为三体最终状态，包括逃避检测的引力子和两个可见粒子。goldstini低能有效相互作用的推导，这可以是非普遍的，并允许暗物质是亲轻子的，在对比的情况下，一个单一的扇区超对称性破缺。此外，缺少一个粒子的三体衰变给出了更柔和的光谱。因此，有可能将PAMELA观测到的正电子过剩和费米LAT测量到的总e+ + e-都拟合到电子/正电子中，这两种方法都使用了与所有三种轻子味或100%分支分数的万有耦合，而这两种方法在暗物质衰变为两个或四个可见粒子而不丢失能量的传统情况下都是不受欢迎的。
2011-02-24 astro-ph.HE hep-ph hep-th
TeV dark matter and the DAMPE electron excess
最近的高能电子和正电子通量观察到的DAMPE实验表明，可能的过剩事件接近1.4 TeV。这样的过剩可能是暗物质湮灭或衰变的证据，在靠近太阳系的暗物质次晕中。我们在这里给出了一个分析的狄拉克费米子暗物质，这是一个新的$U(1)_X$规范对称性下收费的湮灭这一过剩。暗物质与标准模型粒子之间的相互作用通过$U(1)_X$规范玻色子介导。我们表明，暗物质湮灭从当地的subhalo可以解释与典型的热湮灭截面的过剩。我们进一步讨论了来自遗迹密度、来自暗物质直接探测、来自暗物质间接探测、来自宇宙微波背景和来自粒子对撞机的约束。
2017-11-30 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter constraints from Planck observations of the Galactic polarized synchrotron emission
银河系中的暗物质湮灭可能产生线偏振同步辐射信号。我们使用，第一次，同步加速器偏振约束DM湮灭截面的理论预测与普朗克卫星合作获得的最新偏振图进行比较。我们发现，同步加速器的偏振通常比同步加速器的强度约一个数量级，独立的电子和正电子传播的建模，或银河系磁场的不确定性约束。我们的边界竞争的情况下，亲轻子DM的宇宙微波背景的限制。
2022-09-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Annihilation from Nearby Ultra-compact Micro Halos to Explain the Tentative Excess at ~1.4 TeV in DAMPE data
暗物质粒子探测器（DAMPE）测量的$e^+e^-$光谱中暂定的1.4 TeV过量激发了一个或多个局部暗物质集中区域的可能存在。特别是，由早期宇宙中大密度扰动产生的超紧凑微晕（UCMH），分布在距离太阳系约0.3 kpc的范围内，可以提供由暗物质湮灭产生的电子和正电子的潜在来源，足以解释DAMPE信号。在这里，我们考虑一个UCMH的密度分布假设径向下降和探索的首选晕参数来解释1.4 TeV的“DAMPE过剩”。我们发现，典型的参数空间的UCMH可以很容易地解释“DAMPE过剩”与通常的热平均湮没截面的WIMP。在银河系尺度的晕中，储存在这种UCMH中的暗物质的比例可以减少到$O(10^{-5})$那么小，完全在当前宇宙学和天体物理学的限制范围内。
2017-12-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Scalar dark matter, Type II Seesaw and the DAMPE cosmic ray $e^+ + e^-$ excess
暗物质粒子探测器（DAMPE）报告了一个测量高能宇宙射线电子加正电子（CREs）的通量，能量范围在$25$ GeV和$4.6$ TeV之间。在前所未有的高能量分辨率下，DAMPE数据在大约$1.4$ TeV的能量下表现出过量的CREs通量。在这封信中，我们将讨论如何在一个最小的框架中理解所观察到的过剩，其中标准模型（SM）补充了一个稳定的SM单重标量作为暗物质（DM）和II型跷跷板产生中微子质量矩阵。在我们的框架中，一对DM粒子以II型跷跷板的形式湮灭为一对SM SU（2）三重态标量（$Δ$ s），随后的$Δ$衰变产生了$1.4$ TeV附近过量CREs的主要来源. CREs主要来源的轻子味结构与中微子振荡数据有直接关系。我们发现，DM解释的DAMPE过剩决定的中微子质谱的模式是倒置的层次结构类型，考虑到从矮球状星系的费米-LAT观测的约束。
2018-02-05 astro-ph.CO hep-ph
Scalar dark matter with $Z_3$ symmetry in Type-II Seesaw
在 Type-II seesaw 框架下研究具有 $Z_3$ 对称性的复标量单重态暗物质模型，通过增强半湮灭效应解释 AMS-02 等观测的正负电子通量超出，并结合反质子能谱限制得出 3 TeV 暗物质质量下半湮灭截面占比小于 $3\%$。
2022-11-10 hep-ph
Implications of a possible TeV break in the cosmic-ray electron and positron flux
H.E.S.S.观测到宇宙线电子和正电子（CREs）总通量中的TeV谱突变，在此谱功率指数从$\sim 3$软化到$\sim 4$。并且最近被DAMPE证实具有高显著性$6.6~σ$。这样的观测结果显然与费米-LAT、AMS-02和CALET等其他实验的数据不一致。我们对最新的CRE数据进行了全球分析，包括Fermi-LAT，AMS-02，CALET，DAMPE和H.E.S.S.考虑到能量尺度的不确定性，以提高数据集之间的一致性。拟合结果强烈支持在$\sim 1$ TeV处存在断裂，其中$13.3~σ$具有更高的统计显著性。鉴于CRE的暂时中断，我们重新审视了附近来源的一些模型，例如单个通用脉冲星风星云（PWN），ATNF目录中已知的多个PWNe，以及它们与额外的暗物质（DM）组件或超新星遗迹（SNR）的组合。我们表明，CRE打破$\sim 1$ TeV，连同已知的CR正电子过剩点的可能性，附近的来源应该是高度电荷不对称的。在所考虑的模型中，具有PWN加SNR的模型最受当前数据的青睐。PWN和SNR源的有利距离和年龄分别在$0.6$ kpc和$10^{5}$ yr左右。可能的候选源包括PSR J 0954 -5430，Vela和Monogem环等。我们发现，对于所考虑的模型，额外的DM组件是不必要的，或预测太多的光子与H.E.S.S. $γ$的数据--来自银河系中心方向的射线。我们…
2021-04-15 astro-ph.HE hep-ph
Implications of dark matter cascade decay from DAMPE, HESS, Fermi-LAT and AMS02 data
最近从暗物质卫星进行的高能宇宙$e^\pm$测量证实，700-900 GeV以上的宇宙射线电子能谱偏离简单的幂律。本文证明了暗物质（DM）的级联衰变可以解释DAMPE的TeV $e^+e^-$谱。我们选择最少的约束DM衰变通道到四μ子作为基准方案，并进行分析与传播方差DM信号和银河系的电子背景。该模型的最佳拟合得到联合DAMPE，费米大面积望远镜（费米-LAT），高能立体系统（HESS），高能电子数据集，并与$\mathcal{O}(10^{26})$第二衰变寿命，这是符合现有的伽马射线和宇宙微波背景的限制。我们比较了典型末态通道级联衰减的光谱差异。约束最少的$4μ$通道与电子能谱的TeV标度向下转折有很好的拟合，但它们的低能谱与AMS 02的亚TeV正电子数据有张力。我们还考虑了一个三步级联衰减到8 μ子，也是一个伽马射线约束的$4μ,4b$混合通道，以证明进一步软化级联衰减信号将需要与所有的数据集的协议。
2019-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Electron Flavored Dark Matter
在本文中，我们研究了电子味狄拉克暗物质与两种类型的门户相互作用的现象。我们分析了电子磁矩异常、LHC对单电荷标量的搜索、暗物质遗迹丰度以及直接和间接探测对暗物质探测的限制。我们的研究表明，可用的参数空间是相当有限的，但有参数空间是兼容的当前数据。我们进一步表明，DAMPE宇宙射线电子过剩，这表明宇宙射线过剩在1.5 TeV左右，可以解释为湮灭的暗物质成电子正电子对在这个模型中。
2017-12-04 hep-ph
Equilibration of the chiral asymmetry due to finite electron mass in electron-positron plasma
我们计算了超相对论正负电子等离子体中轴电荷的碰撞衰减率，也称为手征翻转率。我们发现，与现有的估计相反，手性翻转率已经出现在精细结构常数$α$的第一顺序，因此是数量级大于以前认为的。轴向电荷快速弛豫的主要途径是弱阻尼光子的共线发射和康普顿散射。后者有助于$\mathcal{O}(α)$的结果，因为在其横截面的红外发散，这是正则化的软尺度$\sim eT$由于热修正。我们的结果对于描述早期宇宙过程（如薄生或磁生）非常重要，这些过程对标准模型的左右手征费米子有不同的影响，我们将在附函中详细讨论。
2021-01-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
