Comparing effective temperatures in standard, Tsallis, and q-dual statistics from transverse momentum spectra of identified light charged hadrons produced in gold--gold collisions at RHIC energies
该研究利用STAR在7.7–200 GeV Au+Au碰撞中的轻带电强子p_T谱,比较标准、Tsallis和q-dual统计所得有效温度,指出标准温度更适合表征强子物质—QGP相变。
2024-12-06 hep-ex hep-ph nucl-ex
Sommerfeld Enhancements for Thermal Relic Dark Matter
热遗迹暗物质的湮灭截面决定了其遗迹密度和间接探测信号。我们确定有多大的间接信号可能是在场景中与萨默托增强湮灭,受约束的暗物质有正确的遗物密度。这项工作完善了我们以前的分析,通过详细的治疗共振索末菲增强和索末菲增强冻结的效果。索末菲增强提出了许多有趣的问题,在冻结计算中,我们发现,截止的共振增强,力载体的平衡,动力学解耦的温度,和效率的自我相互作用,以保持热速度分布都发挥了作用。这些效应可能会产生惊人的后果;例如,对于共振增强的索末菲湮灭,暗物质冻结出来,但随后可能发生化学重新耦合,这意味着与天真的预期相反,间接信号受到高度抑制。在最小的情况下,与标准的天体物理学假设,并调整所有参数,以最大限度地提高信号,我们发现,力载体质量m_phi = 250 MeV和暗物质质量m_X = 0.1,0.3和1 TeV,最大索末菲增强因子S_eff = 7,30和90,分别。这样的提升太小,无法解释PAMELA和费米的过度。非极小模型可能需要较小的升压,但S_eff的界限也可能更严格,并且需要专门的冻结分析。具体来说,我们专注于4亩的最终状态,但我们也讨论了4 e和其他模式,偏离标准的天体物理假设和非最小粒子物理模型,我们概述了所需的步骤,以确定这些考虑可能会导致一个自洽的解释PAMELA或费米过剩。
2010-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Updated Nucleosynthesis Constraints on Unstable Relic Particles
我们重新审视了由大爆炸核合成计算的成功所提供的不稳定大质量遗迹粒子丰度的上限。我们使用宇宙微波背景数据来约束重子-光子比,并将广泛更新的截面汇编纳入电磁簇射引起的反应网络的新计算中,电磁簇射产生并破坏轻元素氘、氦3、氦4、锂6和锂7。我们推导出的解析近似,补充和检查完整的数值计算。对氦4和锂6丰度的考虑排除了参数空间的例外区域,否则这些区域将被单独的氘所允许。我们通过将其应用于大质量引力子来说明我们的结果。如果它们重约100 GeV,那么它们的原始丰度应该低于总熵的10^{-13}。这意味着再加热温度的上限是10^7 GeV的几倍,这对某些暴胀模型来说可能是一个潜在的困难。我们讨论了避免这个问题的可能方法。
2002-11-12 astro-ph hep-ph
Big Bang nucleosynthesis, matter-antimatter regions, extra relativistic species, and relic gravitational waves
假设在大爆炸核合成(BBN)开始时存在物质-反物质域,与不存在物质-反物质域的标准场景相比,允许的额外相对论性物种的数量增加。额外的相对论性粒子可能以无质量费米子甚至无质量玻色子的形式出现,就像残余引力子一样。在这个框架中,与BBN兼容的额外自由度的数量取决于域和反物质分数的典型尺度。由于物质-反物质域的存在使得在4 He形成之前中子与质子的比率降低,因此允许大量的辐射状能量密度。我们的研究结果进行了比较与其他限制的补充相对论自由度的数量,并与不同的非标准BBN的情况下,通过不同的物理机制发生的中子质子比的减少。概述了我们对宇宙学起源的随机引力波背景上限的考虑的意义。
2002-06-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Radiative Seesaw Model with Non-zero θ_{13} and Warm Dark Matter Scenario
利用最新的实验结果,我们研究了Ma的辐射跷跷板模型。我们试图用较少的假设来研究这个模型的可行性。CDM和WDM方案都考虑在内。在CDM方案中,残体丰度的拟合表明,在理论保持可微扰性的前提下,质谱M_1 < m_0 < M_2是较好的。通过对味破坏过程μ \rightarrow e γ和剩余密度丰度的研究,得到了模型的强约束.此外,我们还尝试在模型中解释μ子反常a_μ \equiv(g-2)/2,但新粒子的贡献太小,不能解释这种差异。在WDM方案中,我们证明了残余丰度可以通过热生产和随后的熵稀释过程产生。熵稀释可以通过N_2衰变来实现,但需要M_1 < M_2 < m_0。
2012-08-13 hep-ph
WIMP Freeze-out dynamics under Tsallis statistics
Universidad Católica del Norte(天主教主教大学)
本文基于Tsallis统计研究WIMP冻结过程,通过q分布计算冻结参数和 relic 密度,并发现最佳非扩展参数q在参数空间中存在退化,但固定质量扫描比固定截面扫描更具有约束性。
2026-02-05 astro-ph.CO hep-ph
LHC Phenomenology and Dark Matter Considerations for Various Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking Models
在这篇论文中,我们研究了三个不同的模型在MSSM的背景下,所有这些都有显着的超重力异常的贡献,他们的软质量。这些模型是所谓的最小,超荷,和高吉诺异常介导的超对称性破缺模型。我们探索了这些模型的一些弦理论动机,并通过理解它们如何在大型强子对撞机(LHC)上出现来继续。我们的主要结果包括计算每个模型参数空间的LHC可达范围,以及在收集到100 fb^-1的sqrt{s}=14 TeV能量后,区分模型的方法。AMSB模型因预测暗物质遗迹密度过低而臭名昭著。为了反驳这一论点,我们探讨了几个提出的机制$non$ - $thermal$暗物质的生产,以增加丰度从通常的热计算。有趣的是,我们发现,未来的直接探测暗物质实验可能比大型强子对撞机对这些模型的影响更大。
2010-10-16 hep-ph
Dark Matter from Q4 Extension of Standard Model
最近对SU(2)作为连续规范味对称到非阿贝尔离散群Q4作为剩余对称的自发破缺的分析促使人们考虑将其作为稳定暗物质的群。我们确定了与遗迹暗物质密度兼容的隐藏扇区粒子的区域,并提出了使用直接和间接暗物质搜索实验可以观察到这些粒子的前景。
2012-12-05 hep-ph
Supersymmetric dark matter with a cosmological constant
最近对微波背景辐射、Ia型超新星和球状星团年龄的宇宙学参数的测量有助于确定宇宙中残余物质的密度。本文首先在温和的宇宙学假设下证明了遗迹物质密度满足$Ω_M h^2 < 0.6$,与宇宙学常数和SNIa数据无关。包括SNIa数据,约束变为$Ω_M h^2 < 0.35$。这一结果,然后应用到超对称模型的动机在超引力介导的超对称破缺的通用功能。其结果是在LHC和1.5 TeV轻子对撞机的范围内的高吉诺质量的上限。因此,宇宙学的考虑开始将超对称质量谱限制在实验可验证的范围内,而不求助于微调参数,也不假设宇宙学常数为零。
1998-09-23 hep-ph
Mass density of neutralino dark matter
最轻的超对称粒子(LSP)在R宇称守恒理论中是稳定的。在这篇文章中,详细介绍了计算这种粒子的当前质量密度所需的步骤。它表明,在宇宙中可以有一个宇宙学意义上的LSP暗物质的量。此外,遗迹丰度的考虑为超对称性破缺质量的上限设定了一个上限,而不需要诉诸微调的论点。
1997-08-07 hep-ph
Dark matter in gravity-mediated supersymmetry breaking
在R宇称守恒的超对称理论中,最轻超伴体(LSP)是稳定的。LSP可能构成了当前宇宙能量密度的很大一部分,这将导致戏剧性的天体物理后果。在这次演讲中,我讨论了我们从LSP的遗迹丰度考虑中学到的关于超对称模型的一些主要教训。
1997-08-07 hep-ph
Natural Dark Matter from an Unnatural Higgs Boson and New Colored Particles at the TeV Scale
暗物质的热遗迹丰度激发了新的电弱尺度粒子的存在,与自然性因素无关。然而,大多数非自然的暗物质模型并不能确保SU(3)_C下带电的新粒子的存在,导致LHC现象学的挑战。在这里,我们提出了一类模型与标量电弱双重暗物质,需要在TeV尺度的彩色粒子主机。在这些模型中,希格斯玻色子显然是微调,但暗物质二重态保持轻,没有任何额外的微调。
2007-05-11 hep-ph
Invisible Decays of the Supersymmetric Higgs and Dark Matter
我们讨论了轻sparticles的最轻的希格斯粒子的衰变在超对称模型与非普适的高尺度的高质量,专注于“看不见的”衰变成中性伴子。这些可能会对LHC发现最轻希格斯粒子的可能性产生重大影响。我们表明,由于这些衰变,存在区域的$M_2-μ$空间中的B.R.即使在对超粒子质量施加LEP约束之后,$(h \to γγ)$也变得危险地低,这意味着可能排除在$γγ$通道中发现它。我们发现,在参数空间中存在可接受的遗物密度和比率${B.R. (h \to γγ)_{SUSY} \over B.R. (h \to γγ)_{SM}}$低于0.6的区域,这意味着在$γγ$通道中的信号丢失。这些区域对应于$\tilde χ_1^+, \tilde χ_2^0$质量,其应该已经在Tevatron处可访问。此外,我们还发现,考虑残余密度,U(1)的Gaugino质量参数$M_1$的下限与$μ, \tan β$和$m_0$无关.
2002-06-28 hep-ph
Minimal Models for Dark Matter and the Muon g-2 Anomaly
我们构建了具有最小场含量的模型,可以同时解释μ介子g-2异常并给出正确的暗物质遗迹丰度。这些模型分为两大类,不管新场是否与希格斯粒子耦合。对于没有新的希格斯耦合模型的一般结构,我们提供了解析表达式,只依赖于$SU(2)_L$表示。这些结果可以证明,只有少数模型在这一类可以同时解释$(g-2)_μ$和帐户的遗物丰度。实验的限制和微扰性的考虑排除所有这样的模型,除了一些微调区域的参数空间中,在几个100 GeV的范围内的新的状态。在具有新希格斯耦合的模型中,新态可以参数化地重一个因子$\sqrt{1/y_μ}$,其中$y_μ$是μ子汤川耦合,导致新态的质量在TeV范围内。目前,这些模型没有很好地约束实验,我们说明了两个有代表性的例子。
2018-07-08 hep-ex hep-ph
Categorisation and Detection of Dark Matter Candidates from String/M-theory Hidden Sectors
我们研究动机良好的暗物质候选人产生的弱耦合隐藏部门在紧弦/ $M$理论。强加通用的自上而下的约束极大地限制了允许的候选人。通过考虑实现正确的暗物质遗迹密度的可能机制,我们编译可行的暗物质候选者和湮灭介质的类别。我们考虑的情况下,超对称性破缺发生通过模量稳定和引力介导的可见和其他隐藏的部门,而不假设隔离的部门,其中超对称性被打破。我们发现,在这种情况下,弱耦合的隐藏扇区只允许费米暗物质。此外,大多数用于获得完整遗迹密度的机制仅允许规范玻色子介质,例如暗$Z'$。考虑到这些因素,我们研究了发现或限制允许的参数空间的潜力,给出当前和未来的直接检测实验,并在大型强子对撞机直接生产。我们还提出了一个隐藏的部门,其中将包含一个令人满意的暗物质候选人的模型。
2017-07-14 hep-ph hep-th
The Fraternal WIMP Miracle
我们确定和分析热暗物质候选人在异卵双胞胎希格斯模型及其推广。异卵双生暗物质的残余丰度是由孪生弱相互作用决定的,其尺度与标准模型的弱尺度紧密相连。因此,暗物质候选者受益于“兄弟般的WIMP奇迹”,再现了观测到的质量在50到150 GeV之间的暗物质暗物质丰度。然而,主要负责暗物质湮灭的耦合并不导致与可见部分的相互作用。直接探测率是通过费米子希格斯门相互作用来设定的,这同样受到自然性考虑的约束,但在参数上比导致暗物质湮灭的要弱。预测的直接检测截面接近于当前的LUX界限,并且为下一代直接检测实验提供了机会。
2016-02-01 astro-ph.CO hep-ph
Neutralino Dark Matter and Trilepton Searches in the MSSM
超对称性是Tevatron运行II中最令人兴奋的物理目标之一。特别是,在超对称模型与轻charginos,neutralinos和slepton,相关的chargino-neutralino生产可能会被观察到的多轻子事件与丢失的能量。我们将讨论如何,在通用的TeV尺度MSSM,这些电荷中性伴子搜索的前景受到宇宙学的考虑,即中性伴子遗迹丰度和直接检测限。我们还讨论了在Tevatron的电荷-中性伴子生产的观察将意味着未来的直接暗物质搜索的前景,而不假设特定的模式的超对称性破缺。
2008-01-16 astro-ph hep-ph
Inverse Compton emission from heavy WIMP annihilations in the Galactic Centre
热遗迹WIMP仍然是暗物质性质的主要候选者,特别是对于重($\gtrsim$ 1 TeV)WIMP的约束更差的情况。WIMP湮灭的最高通量预计在银河系中心(GC)的地区,目前和不久的将来,伽马射线观测站可以利用放置在WIMP范式的严格限制。人们经常注意到,伽马的湮灭通量将伴随着带电的次级粒子,这些次级粒子可以产生“延迟”的逆康普顿(IC)伽马射线发射,但在间接的暗物质搜索中,这一部分经常被忽略。本文研究了重WIMP湮没在GC中的特定条件下的逆康普顿辐射。使用该地区的磁场和辐射场的模型,并考虑到二次粒子的运输,我们发现,对于TeV WIMP的IC组件不能被忽略的GC中,产生的粒子冷却区域内,而不是传播到银河系。这种效应大大改变了预测的光谱形状,从而提高了重WIMP的检测前景。
2022-12-12 astro-ph.HE hep-ph
Probing a Dark Sector with Collider Physics, Direct Detection, and Gravitational Waves
本文研究含 $B-L$ 规范对称性和矢量型费米子暗物质的模型,发现对撞机与直接探测已严格限制其参数空间,而 TeV 能标一阶相变产生的 mHz 引力波可被 LISA 等探测,三者结合能确定标量自耦合并缩小暗物质质量范围。
2024-09-02 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Fermion Dark Matter in the Vector Scotogenic Model: A Survey of Signatures
本研究探讨了Vector Scotogenic Model中的费米子暗物质问题,发现共湮灭对实现暗物质遗迹丰度至关重要,并将参数空间分为两个唯象学不同的区域,分别分析了其在轻子味破坏衰变、直接和间接搜索及 collider 产生等方面的探测信号。
2024-06-28 hep-ph
Neutralino Dark Matter, b-tau Yukawa Unification and Non-Universal Sfermion Masses
研究了最小非普适边界条件对mSUGRA的sfermion软超对称破缺质量的影响。我们施加渐近的b-tau汤川耦合统一,我们诉诸于参数化的偏离普适性的单边带的动机SU(5)大统一理论的多重态结构。一组宇宙现象学的约束,包括最近的结果从WMAP,确定所考虑的模型允许的参数空间。我们强调了一个新的coannihilation走廊,neutralino-sbottom和neutralino-tau sneutrino-stau coannihilations显着有助于减少neutralino遗迹密度。
2003-05-25 astro-ph hep-ph hep-th
Constraints on Neutralino Dark Matter from LEP 2 and Cosmology
如果假设最轻中性伴子χ是稳定的,那么通过结合在LEP上对质心能量高达172 GeV的s粒子搜索的结果和宇宙学的考虑,可以得到最轻中性伴子χ的质量的一个显著下限。来自slepton搜索的排除域关闭了先前对charginos和neutralinos的低能LEP搜索留下的m_x \sim 0漏洞,导致下限$m_χ\ga 17$ GeV。如果考虑LEP对超对称希格斯玻色子的约束,并且进一步要求残余中性伴子的密度落在天体物理学和宇宙学所支持的范围内,那么超对称参数空间的约束将得到显著的加强.如果假设软超光速破缺标量质量(包括希格斯玻色子玻色子)在大统一尺度下具有普适性,则这些边界会得到相当大的加强。在这种情况下,希格斯粒子搜索起着戏剧性的作用,我们发现m_x \ga 40 GeV。此外,我们还发现,如果tanβ \la 1.7(μ<0)或tanβ \la 1.4(μ>0),则宇宙学遗迹密度对所有的m_x值都太大。
1997-05-27 astro-ph hep-ex hep-ph
Scalar overproduction in standard cosmology and predictivity of non-thermal dark matter
稳定标量在早期宇宙中可以大量产生,即使它们与其他场没有耦合。我们研究生产的标量期间和之后(高规模)的通货膨胀,并获得强有力的限制其质量规模。量子引力诱导的普朗克抑制算符对暗遗迹的丰度有重要影响。除非相应的威尔逊系数非常小,否则它们通常会导致暗态的过度产生。在没有量子引力理论的情况下,这种效应是无法控制的,这就给许多非热暗物质模型的预测性带来了问题。这些考虑可能对弦论的构造有重要的意义,因为那里有大量的标量场。
2022-10-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cold Dark Matter and b --> s gamma in the Horava-Witten Theory
考虑了在Horava-Witten理论边界条件下,具有完全、部分或不具有Yukawa统一和辐射电弱破缺的最小超对称标准模型.参数的限制,约束最轻的sparticle遗迹丰度冷暗物质的考虑,并要求超对称修正后的b-夸克质量和分支比的b -> s伽马兼容的数据。完全汤川统一可以被排除。此外,t-b汤川统一是强烈不赞成的,因为它需要几乎简并的最轻和次轻的s粒子质量。然而,b-tau或没有汤川统一的情况下,避免这种简并。mu<0的后者是最自然的情况。在这种情况下,最轻的超粒子质量可以低至约77 GeV。
2001-03-14 hep-ph
Vacuum Stability, Perturbativity, and Scalar Singlet Dark Matter
我们分析了单圈真空稳定性和微扰边界上的标准模型(SM)标量扇区包含标量暗物质候选人的单重扩展。我们表明,存在的单重-双重四次相互作用放松的SM希格斯质量的真空稳定性下限作为一个功能的截止和降低相应的上限的基础上微扰的考虑。我们还发现,真空稳定性的要求可能会对单重态暗物质质量的下限为给定的单重态四次自耦合,导致与所观察到的遗物密度一致的参数空间的限制。我们认为,发现一个轻的单重标量暗物质粒子可以提供间接的单重四次自耦合的信息。
2010-01-18 hep-ph
Composite strongly interacting dark matter
冷暗物质(CDM)在解释小星系中的非尖状晕轮廓和在最大的银河系卫星中观察到的低速弥散(“太大而不能失败”问题)方面有困难。强自相互作用的暗物质被认为是解决这些问题的一个强有力的解决方案。所需的弹性截面比一般CDM模型预测的要大得多,但如果暗物质是复合的,那么弹性截面的大小自然是合适的。我们探索在一般的方式的约束模型,其中强相互作用CDM是在黑暗的“原子”或“分子”,或约束规范相互作用(“强子”)的束缚态的形式。这些限制包括考虑遗迹密度、直接探测、大爆炸核合成、宇宙微波背景和大型强子对撞机数据。
2021-07-25 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in production of sterile neutrino dark matter in a gauged U$(1)^\prime$ model with inverse seesaw
本文研究带逆跷跷板机制的无反常U$(1)^\prime$模型中赝狄拉克惰性中微子暗物质的冻结注入产生,通过遗迹丰度和多种对撞机及前沿实验约束$U(1)^\prime$荷、$Z^\prime$质量与耦合,并解释INTEGRAL卫星观测到的511 keV谱线。
2024-07-01 hep-ph
Quark-flavored scalar dark matter
暗物质(DM)可能像夸克一样具有味量子数,这是一个有趣的可能性。我们提出并研究了一类UV完全模型,其中暗物质处于SU(3)味对称的标量三重态,并通过色味-单重态费米子介体与夸克相互作用.如果这些介质的质量是$\sim 1$ TeV,就可以在大型强子对撞机上发现它们。我们约束的DM-介质耦合使用遗物丰度,直接检测,和口味改变中性电流的考虑。我们发现,对于合理的耦合值,标量味DM可以显着贡献的$B_s$ - $\bar B_s$混合振幅的实部和虚部。我们进一步评估这种模型的潜力,以解释银河系中心的GeV伽马射线过剩。
2015-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Viability of Sub-TeV Higgsino Dark Matter with Nearly Mass-Degenerate Sleptons
Henan Normal University(河南师范大学)
本文研究了近质量简并 sleptons 对希格索暗物质质量的影响,发现其可使质量降至400 GeV,并满足 relic 密度约束。最新直接探测限制将下限提升至450-500 GeV,且 gaugino 质量参数符号对探测灵敏度有显著影响。
2026-03-25 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
Constrained Minimal Supersymmetric Standard Model with Generalized Yukawa Quasi-Unification
我们分析了约束最小超对称标准模型与mu>0补充广义“渐近”汤川耦合准统一条件,它允许一个可接受的b夸克质量。我们从宇宙中的冷暗物质丰度、B物理学和最轻的中性CP--甚至是希格斯玻色子--的质量中施加约束。我们发现,在以前的结果相比,更严格的汤川准统一条件,最轻的中性伴子可以作为一个冷的暗物质候选人在一个相对较宽的参数范围内。在这个范围内,最轻的中性伴子残余丰度主要由于stau-antistau共湮灭而急剧减少,因此,从冷暗物质考虑得出的这个丰度的上限与最近关于B_s --> mu^+mu^-的分支比的数据是一致的。此外,质量最轻的中性CP-甚至希格斯玻色子约(125-126)GeV,有利于LHC,可以很容易地容纳。然而,最轻的中性伴子的质量很大(~1 TeV)。
2013-03-08 hep-ph
Exploring vector-like supersymmetric extensions of the Standard Model with dark matter and colliders
出于大统一的考虑,我们分析了一个简单的扩展的最小超对称标准模型与额外的对矢量状手征超多重态。我们专注于所谓的LND设置,它扩大了极小模型的粒子内容,通过两个矢量对弱二重态(一对轻子和一对下型夸克)和一个矢量对中微子单线态。由于对撞机和低能的限制,超中微子和中性伴子都可能成为最轻的超对称粒子,因此也是暗物质的候选者。我们进行了一个完整的分析,黑暗的部门和研究的可行性,这些中性和sneutrino暗物质的选择。我们表明,宇宙学的考虑(暗物质遗迹丰度及其直接和间接的检测信号)限制中性伴子暗物质表现出类似的性质,在最小的超对称标准模型,并施加sneutrino暗物质候选人是单线态,而不是双线态。允许新的超多重态与标准模型第三代费米子的费米子分量的混合,我们还证明了存在的对撞机信号,这些信号可以与其他更小的超对称场景区分开来,通过增强生产富含τ轻子的事件。我们还表明,这个签名产生强大的LHC信号,可能会在未来的数据中与背景区分开来。
2018-11-19 hep-ph
A Two-Component Dark Matter Model and its Associated Gravitational Waves
我们考虑扩展的标准模型,占μ子$g-2$紧张和中微子的质量和详细研究暗物质现象。考虑中的模型包括一个WIMP和一个FIMP标量暗物质候选者,从而产生两个组件的暗物质的情况。我们讨论了不同的制度和机制的生产,包括新的冻结在半生产,并表明,WIMP和FIMP一起组成今天观察到的遗物密度。额外标量场的存在允许一阶的相变。我们研究了真空态的演化,并讨论了与一阶相变有关的随机引力波信号。我们表明,引力波信号可以探测未来的引力波实验,可以作为一个补充的检测信号。
2022-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Searches for vector-like quarks at future colliders and implications for composite Higgs models with dark matter
许多复合希格斯模型预测存在质量在大型强子对撞机范围之外的矢量夸克,例如$m_Q \gtrsim 2$ TeV,特别是如果这些模型包含暗物质候选者。在这样的模型中,新共振的质量从上面被限制,以满足来自观测到的遗迹密度的约束。因此,我们开发了新的策略,在未来的$100$ TeV对撞机寻找矢量夸克,并评估可以探测到的质量和相互作用。我们发现,如果费米共振衰变为标准模型(暗物质)粒子,那么可以测试$\sim 6.4$($\sim 9$)TeV那么大的质量。我们还讨论了暗物质搜索的互补性,表明大部分的参数空间可以关闭。总的来说,这项研究进一步激发了对下一代设施的更高能量强子对撞机的考虑。
2018-03-13 hep-ex hep-ph
A Flavour Inspired Model for Dark Matter
由中性流跃迁$b\to s\ell^+\ell^- (\ell = e, μ)$控制的罕见$b$ -强子衰变的数据与相应的标准模型预测之间的差异构成了新物理学最有趣的线索之一。轻子夸克是解决这些异常的主要候选者,特别是标量轻子夸克$S_3$,在超荷$Y=-1/3$的$SU(2)_L$下的三重态,提供了非常好的数据拟合。在这里,我们第一次考虑的可能性,相同的标量leptoquark,负责LFU异常,是一个黑暗的部门组成的两个额外的矢量类费米子,其中之一是宇宙学的暗物质的候选人的门户。我们研究了两种情况下,暗物质候选人分别属于$SU(2)_L$单线态和三线态,并讨论了理论参数空间的背景下,暗物质候选人的遗迹密度和前景的直接和间接的暗物质搜索。直接探测率受到高度抑制,一般低于中微子下限。目前的观测和未来的前景,高能伽马射线望远镜,如HESS和切伦科夫望远镜阵列是更有前途的,因为他们已经提供了强大的约束模型正在考虑中,并有可能在未来探测整个参数空间。
2022-06-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The PAMELA and ATIC Signals From Kaluza-Klein Dark Matter
在这封信中,我们研究了卡鲁扎-克莱因暗物质在一个具有一个普遍额外维度的模型中对PAMELA和ATIC实验的最近观测负责的可能性。在这个模型中,暗物质粒子大部分湮灭为带电轻子,这使它们能够产生与PAMELA和ATIC测量一致的宇宙射线电子和正电子光谱。然而,为了归一化到观察到的信号,需要大的增强因子(~10^3)。尽管这些大的助推因子和显着的湮灭强子模式(35%),我们发现,从宇宙线反质子测量的约束可以满足。在这个模型中,遗迹丰度的考虑迫使我们考虑一个相当特定的质量范围(约600-900 GeV),这是非常相似的范围内所需的ATIC光谱功能。这里给出的结果也可以作为一个基准的模型无关的约束暗物质湮灭强子模式。
2009-02-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
GUTzilla Dark Matter
受规范耦合统一和暗物质的启发,我们提出了一个扩展的标准模型,两者都是通过增加一个额外的新的物质多重态。这样的考虑导致了一个大统一理论,其中包含非常重的WIMPzilla暗物质,其质量大于~10^7 GeV,并且必须在再加热结束之前产生。自然,我们把这种情况称为GUTzilla暗物质。在这里,我们提出了一个最小的GUTzilla模型,增加了一个矢量类夸克多重态的标准模型。质子衰变约束要求新的多重态既带色电荷又带电弱电荷,这促使我们包括一个新的约束SU(3)规范群,它将多重态束缚成中性复合暗物质候选者。由于大的暗物质质量,目前的直接探测限制被规避;同时,下一代直接探测和质子衰变实验将探测大部分参数空间。遗迹丰度强烈依赖于隐藏的封闭部门的动态,我们表明,暗物质生产在再加热的时代可以给正确的丰度。
2016-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Inflatable Dark Matter
我们描述了一个一般的情况下,被称为“膨胀的暗物质“,其中的暗物质粒子的密度可以通过在早期宇宙的后期膨胀短时间内减少。许多新物理学的模型都预测到了暗物质的过度产生,但在这种情况下,可以优雅地补救,而不需要调整基本参数或诉诸人择考虑。热遗迹,否则将不受欢迎,可以很容易地容纳在这类情况下,包括暗物质候选人,非常重或非常轻。此外,非热丰度的大统一理论或普朗克尺度的轴子可以被带到可接受的水平,而无需调用人为调整的初始条件。晚期暴胀可能发生在从~ MeV到弱标度或更高的范围内,并且可能是由隐藏扇区内的物理学触发的,与标准模型的耦合很小,但不一定可以忽略。
2015-07-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological implications of neutrinos
大质量中微子是第一个被提出的,并且仍然是暗物质最自然的候选粒子。在没有确凿的实验室证据证明中微子质量的情况下,对宇宙中形成大尺度结构的考虑为这种可能性提供了一种灵敏的、尽管是间接的探测。在宇宙微波背景中观测到的星系成团和大角度各向异性被解释为中微子提供了大约20%的临界密度。然而,如果密度波动的原始光谱倾斜到标度不变性以下,就不需要这种“热”暗物质了,这在物理上现实的暴胀模型中是经常发生的。这个问题将通过即将进行的小角度尺度上的微波背景各向异性的精确测量来解决。这些数据也将改善核合成对中微子种类数量的限制,并测试残余中微子的衰变是否可以电离星系际介质。
1997-10-13 astro-ph hep-ph
Surprises from Complete Vector Portal Theories: New Insights into the Dark Sector and its Interplay with Higgs Physics
我们研究UV完备理论,其中标准模型(SM)规范群扩展了一个新的阿贝尔$U(1)$,和现场的内容增加了任意数量的标量和费米子SM单线态,可能包括暗物质(DM)的候选人。考虑到,如经典和量子规范不变性的完整的理论和S-矩阵的幺正性,不适用于一个简化的模型方法,被证明有显着的唯象后果。缺乏规范异常导致$U(1)$费米子电荷之间的紧密关系,并提出了暗费米子的数量下限。与天真的预期相反,DM湮灭到Zh被发现是p波抑制,暗示了S矩阵的微扰么正性,DM热遗迹密度和间接搜索的戏剧性的影响。在这个框架内,暗物质、新矢量玻色子和希格斯物理之间的相互作用是相当自然和普遍的。
2017-11-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter and Higgs Mass in the CMSSM with Yukawa Quasi-Unification
我们对μ>0的约束最小超对称标准模型进行了更新分析,并补充了“渐进”汤川耦合准统一条件,该条件允许可接受的b夸克质量。在宇宙中冷暗物质丰度、B物理、μ子反常磁矩和最轻中性CP-甚至希格斯玻色子的质量mh的约束下,我们发现最轻中性伴子不能作为冷暗物质的候选者。这主要是因为从冷暗物质考虑的最轻中性伴子残余丰度的上限,尽管这个丰度被中性伴子-斯陶共湮灭大大减少,与最近关于B_s -> mu^+ mu^-的分支比的数据不一致。考虑到另一种粒子,如轴子或引力子,是最轻的超对称粒子,从而构成宇宙中的冷暗物质,我们发现在我们的模型中预测的m_h的范围有利于(119-126)GeV。
2012-01-13 astro-ph.CO hep-ph
The Dispirited Case of Gauged $U(1)_{B-L}$ Dark Matter
我们探讨的约束和现象学可能是最简单的情况下,可以在同一时间占活跃的中微子质量和宇宙中的暗物质在一个规范的$U(1)_{B-L}$对称性,即右手中微子暗物质。我们发现,从轻子和强子对撞机的零搜索需要暗物质与质量低于900 GeV,通过共振湮灭。此外,高能双轻子搜索的非常强的约束完全排除了$ 150 \, \text{GeV} < m_{Z'} < 3 \, \text{TeV}$的模型。我们进一步探讨的现象,在高质量区域(即群众$\gtrsim \mathcal{O}(1) \, \text{TeV}$)和突出的理论论据,有关的外观朗道极或标量势的不稳定性,不赞成大部分的参数空间。总的来说,这些考虑表明,通过局部$U(1)_{B-L}$对称性与可行的热暗物质候选者的标准模型的最小扩展是难以实现没有微调。最后,我们讨论了可能的扩展模型,通过减少产生正确的遗物丰度所需的规范耦合来缓解碰撞机约束的紧张局势。
2018-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Composite Scalar Dark Matter
我们发现,暗物质(DM)可能是一个轻的复合标量$η$,出现在一个TeV尺度的强耦合部门作为一个伪南武-戈德斯通玻色子(pNGB)。这种状态在希格斯粒子也是复合pNGB的情况下自然出现,就像在$O(6)/O(5)$模型中一样,这种模型特别具有预测性,因为$η$的低能相互作用是由对称性考虑决定的。我们确定区域的参数,其中$η$具有所需的DM遗物密度,满足在同一时间的限制,从希格斯粒子搜索在大型强子对撞机,以及DM直接搜索。复合,除了证明标量的亮度,可以提高DM散射率,并导致一个很好的发现前景,在不久的将来。对于一个希格斯质量$m_h\simeq 125$ GeV和pNGB特征尺度$f \lesssim 1$ TeV,我们发现,DM质量是$m_η\simeq 50-70$ GeV,与DM湮灭驱动的希格斯共振,或在100-500 GeV的范围内,DM衍生物与希格斯相互作用成为主导。在前一种情况下,不可见的希格斯衰变为两个DM粒子可能会削弱LHC希格斯信号。
2012-07-30 astro-ph.CO hep-ph
SUSY-GUTs, SUSY-Seesaw and the Neutralino Dark Matter
我们将考虑一个右手中微子的SUSY-SU(5),它具有一个类似汤川耦合的大顶部。假设在高尺度下的普遍软质量,我们计算的低能谱,随后的中性伴子LSP遗迹密度也考虑到SU(5)以及跷跷板运行的规范耦合统一尺度以上的影响。我们发现$\tanβ\ler ~35$在参数空间中不存在可行区域。$\tildeτ$共湮灭过程开始变得对$\tanβ\ger 35-40$有效。然而,这一过程受到Stau比中性伴子轻的有限范围的限制。事实上,对于给定的$\tanβ$,我们发现在这个区域中最轻的中性伴子质量($M_{χ_1^0}$)存在一个上界。A极漏斗区出现在非常大的$\tanβ\simeq 45-50$处,而焦点区直到大的($m_0,M_{1/2}$),即几TeV才出现。高尺度下的大$A_0$项可以导致与WMAP约束一致的扩展区域,并消除了Stau共湮灭区域的上限。
2007-09-17 astro-ph hep-ph
Muonphilic asymmetric dark matter at a future muon collider
School of Physics and Astronomy, Monash University(莫纳什大学物理与天文学院);ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics, School of Physics, The University of Melbourne(墨尔本大学物理学院暗物质粒子物理卓越研究中心)
研究μ子亲和非对称暗物质参数空间的现象学限制及未来μ子对撞机的探测灵敏度,考虑维数6有效算符和基于加权Lμ-Lτ的紫外模型,分析不同耦合方式对暗物质 relic 密度的影响,并评估3和10 TeV对撞机的探测能力。
2026-04-30 hep-ex hep-ph
Complementarity of DM Searches in a Consistent Simplified Model: the Case of Z'
我们分析了直接和间接探测费米子马约拉纳暗物质(DM)的限制。由于与标准模型(SM)粒子的相互作用是自旋相关的,因此从中微子望远镜、大型强子对撞机、直接和间接探测实验中获得的约束条件是可以比较的。我们在一个特定的例子中研究了这些搜索的互补性,其中重$Z'$介导SM和DM之间的相互作用。我们发现,对于重暗物质间接检测提供了最强的边界上的这种情况下,而冰立方边界通常比直接检测强。大型强子对撞机的约束是占主导地位的较小的暗物质质量。这些轻的质量是较少的动机热遗迹丰度的考虑。结果表明,轻DM在太阳和银河系中心的湮灭通道主要是$b\bar b$或$t\bar t$,而重DM湮灭通道则完全由$Zh$通道控制.后者产生了以前没有分析过的硬中微子光谱。我们研究的中微子光谱产生的DM和重铸IceCube的限制,允许适当的比较与直接和间接的检测实验和LHC的排除限制。请注意,该论文的原始版本包含一个重要的错误:$Z$介导的过程的贡献被忽略了。这改变了论文的一些结果。有关详细信息和正确的结果,请参阅本文件附录中的勘误表。
2019-01-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Non-thermal Dark Matter by CMB
早期物质占主导地位的时期可以为大范围的暗物质湮灭率$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$产生正确的暗物质丰度。在这里,我们研究这种情况下,$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$低于热暗物质$3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$的标称值可能表明最近的一些实验。我们发现,在这种情况下,获得正确的遗物丰度设置了一个下限的早期物质统治时代的持续时间。另一方面,假设后暴胀宇宙有一个以$w \leq 1/3$为特征的状态方程,则标量谱指数$n_s$必须在观测允许的范围内,这一要求从上面限制了这一时期的持续时间。通过结合这些考虑,我们表明,当前和未来的宇宙微波背景实验可以严格限制这种情况下的参数空间。特别是,张量-标量比低于${\cal O}(0.01)$的暴胀模型可能不利于非热超对称暗物质从模量驱动的早期物质统治时代。
2018-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higgs Partner Searches and Dark Matter Phenomenology in a Classically Scale Invariant Higgs Boson Sector
在以前的工作中,提出了一个经典标度不变的标准模型的扩展,作为解决层次问题的潜在候选者,通过最小限度地引入一个复杂的规范单重标量,并通过Coleman-Weinberg机制产生辐射电弱对称性破缺。假设单重扇区尊重CP对称性,证明了存在一个稳定的赝标量暗物质候选者,其质量在TeV范围内。此外,该模型还预测了另一个物理CP的存在,甚至是希格斯玻色子(具有抑制的树级耦合),除了LHC发现的125 GeV标量。参数空间的可行区域由各种理论和实验考虑确定。在这项工作中,我们继续研究所提出的最小sce- nario的现象学的影响,通过考虑的约束,从暗物质遗迹密度,确定的普朗克合作,以及直接检测界限的LUX实验。此外,我们调查的影响碰撞希格斯搜索额外的希格斯玻色子。我们的研究结果在统一的排除图中得到了全面的证明,该排除图从所有相关角度分析了参数空间的可行区域,证明了所提出的方案的可测试性。
2014-07-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Double-Dark Portal
在大多数暗区模型中,暗物质在某种新的对称性下带电,使其稳定。我们探索的可能性,不仅是暗物质,而且还连接到可见扇区的力载体在这种对称性下是带电的。这个黑暗的调解者就像一个双重黑暗之门。我们实现了这种设置中的\emph{dark mediator Dark matter}模型(dmDM),具有费米DM候选人$χ$与汤川耦合轻标量$ϕ_i$。标量通过算符$\bar q q ϕ_i^* ϕ_j/Λ_{ij}$耦合到SM夸克。如果标量之一具有质量$ \lesssim 10$ keV,则这可以通过$2\rightarrow3$过程$χN \rightarrow χN ϕ$导致大的直接检测信号。对于暗物质汤川耦合$y_χ\sim 10^{-3} - 10^{-2}$,dmDM功能的热遗迹暗物质候选人,同时也实现了SIDM的情况下,改善矮星系模拟和观测之间的不一致。我们进行了第一次系统的调查轻标量耦合到SM通过上述运营商的约束。最强的约束来自于详细检查的光介质的恒星天体物理学的影响。大型强子对撞机实验和宇宙学的考虑也产生了重要的界限。中子星冷却的观测排除了具有一个暗介质的最小模型,但是具有两个暗介质的方案仍然可行,并且可以提供强的直接检测信号。我们探讨了这种情况下的直接检测后果,发现一个沉重的$\mathcal{O}(100)$ GeV dmDM候选人伪造不同的$\mathcal{O}(10)$ …
2014-12-04 hep-ph
On Lepton Flavor Violation and Dark Matter in Scotogenic model with Trimaximal Mixing
本文研究了采用TM$_2$混合的Scotogenic模型,分析了暗物质遗迹密度与轻子味破坏,发现最轻 sterile neutrino 质量分裂最高约15%,并引入扩展魔对称性完全确定Yukawa耦合矩阵,排除了倒立层级场景。
2024-06-26 hep-ph
Status of the scalar singlet dark matter model
暗物质最简单可行的模型之一是一个额外的中性标量,由$\mathbb{Z}_2$对称性稳定。使用GAMBIT软件包,并结合从四个独立的采样结果,我们提出了贝叶斯和频率全局拟合这个模型。我们改变了单重态质量和耦合以及13个讨厌的参数,包括直接检测相关的核不确定性,当地的暗物质密度,和选定的夸克质量和耦合。我们包括由普朗克测量的暗物质遗迹密度,LUX,PandaX,SuperCDMS和XENON100的直接搜索,从大型强子对撞机对不可见的希格斯衰变的限制,从太阳中的暗物质湮灭与IceCube搜索高能中微子,并从矮星系中的湮灭与费米LAT搜索伽马射线。可行的解决方案仍然在耦合的顺序统一,为单重质量之间的希格斯质量和约300 GeV,并在质量以上$\sim$ 1 TeV。只有在后一种情况下,标量单线态才能构成所有的暗物质。频率论分析表明,低质量共振区(这里的单线态质量大约是希格斯粒子质量的一半)也可以解释所有的暗物质,并且仍然存在。然而,贝叶斯的考虑表明,该区域是相当微调。
2018-10-19 astro-ph.CO hep-ph
New Constraints on the Mass of Fermionic Dark Matter from Dwarf Spheroidal Galaxies
矮球状星系是探测费米子暗物质性质的极好系统,因为它们具有高的观测到的暗物质相空间密度。在这项工作中,我们回顾,修订和改进以前的相空间的考虑,以获得费米暗物质粒子的质量下限。与以前的作品相比,在结果中的细化实现,特别是由于显着改善牛仔裤分析的星系。我们讨论了两种方法来获得相空间上的暗物质质量的界限,一个模型无关的界限的基础上泡利的原则,和其他来自应用刘维尔定理。作为后一种情况下的基准例子,我们推导出热解耦粒子和(非)共振产生的不育中微子的约束。使用泡利原理,我们报告了$m \geq 0.18\,\mathrm{keV}$在68% CL和$m \geq 0.13\,\mathrm{keV}$在95% CL的模型无关下限。对于相对论解耦的热遗迹,这个约束在68%CL和$m \geq 0.41\,\mathrm{keV}$的$m \geq 0.59\,\mathrm{keV}$在95%CL加强,而对于非共振产生的无菌中微子的约束是$m \geq 2.80\,\mathrm{keV}$在68%CL和$m \geq 1.74\,\mathrm{keV}$在95%CL。最后,共振产生的无菌中微子的相空间界限进行了比较,从X射线,莱曼- $α$和大爆炸核合成观测互补的限制。
2020-12-11 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Light Neutralino Dark Matter: Direct/Indirect Detection and Collider Searches
在次极小超对称标准模型(NMSSM)框架下,研究了质量小于40 GeV的冷暗物质候选者中性伴子--锂离子超对称粒子(LSP).我们发现,与目前的对撞机限制LEP,Tevatron和LHC,有三种类型的轻DM解决方案符合直接/间接的搜索以及遗迹丰度的考虑:(i)A1,H1-漏斗,(ii)stau coannihilation和(iii)sbottom coannihilation。类型-(i)可以发生在任何理论中,其中轻标量(或伪标量)接近LSP对阈值;而类型-(ii)和(iii)也可以发生在最小超对称标准模型(MSSM)的框架中。我们提出了一个全面的研究,这些解决方案的性质,并指出其直接相关的地下直接探测,如superCDMS和LUX/LZ的实验,和天体物理的间接搜索,如费米-LAT。我们还发现类SM的希格斯玻色子玻色子的衰变可能会被适当地修改,新的衰变通道的轻超对称粒子可能是相当大的。新的光CP偶和CP奇希格斯玻色子玻色子将衰变为一对LSP以及其他可观测的终态,从而在对撞机上产生有趣的新希格斯现象。对于轻sfermion搜索,信号将是非常具有挑战性的观察在大型强子对撞机给定的当前界限。然而,一个高能量和高亮度的轻子对撞机,如ILC,将能够通过搜索具有大的丢失能量加上带电轨道或位移顶点的事件来完全覆盖这些场景。
2014-08-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Nonabelian dark matter: models and constraints
大量的实验异常暗示了一种具有小质量分裂的暗物质多重态chi_i的存在。我们在一个新的SU(2)规范对称性的低表示中考察了由DM产生的最简单的这类模型,其规范玻色子具有小质量μ < 1 GeV。我们确定了较好的参数M_chi ~ 1 TeV,mu ~ 100 MeV,alpha_g ~ 0.04和chi_chi -> 4 e湮灭通道,用于解释PAMELA,Fermi和INTEGRAL/SPI轻子过剩,同时与来自遗迹密度,漫射γ射线和CMB的约束保持一致。这种一致性得到加强,如果DM湮灭主要发生在subhalos,而激发(相关的兴奋DM的建议,以解释511千电子伏的过剩)发生在银河系中心(GC),由于更高的速度分散在GC,诱导重子。我们得到新的约束和预测,这是通用的这些模型。值得注意的是,激发DM态chi' -> chi gamma的衰变出现在一个环中,可以为INTEGRAL/SPI提供新的信号;大爆炸核合成(BBN)对暗SU(2)规范玻色子密度的限制意味着SU(2)规范玻色子和光子之间的混合参数λ的下限。这些考虑排除了衰变为e^+e^-的规范玻色子是长寿玻色子的可能性。我们详细研究了二重态、三重态和五重态DM的模型,表明正常和倒置的质量等级都可以发生,质量分裂可以在参数上更小,例如,O(100)keV,比一般的MeV尺度的分裂。一个系统的治疗Z_2对称性,确保中间DM状态的稳定性的情…
2009-09-16 astro-ph.CO hep-ph