Cannibal dark matter decoupled from standard model: cosmological constraints
一个内部热化的暗物质（DM）在低温下只与标准模型（SM）粒子发生引力相互作用，可能在早期宇宙中经历数量变化的自散射，最终冻结到观测到的DM丰度。如果这些反应，例如$3 \rightarrow 2$过程，发生在DM是非相对论性的时候，DM会自我蚕食，在蚕食阶段比标准的非相对论性物质冷却得慢得多。正如早期的研究所示，如果食人阶段发生在物质主导的时代，那么结构形成的约束非常强。考虑的情况下，食人相冻结在辐射主导的时代，而不是，我们表明，食人DM去耦SM可以是可行的，符合所有目前的宇宙学约束。为此，我们解决了DM的温度和密度的耦合演化方程，并确定其丰度为不同的DM自耦合。然后，我们从宇宙微波背景功率谱，大爆炸核合成限制的相对论自由度，莱曼- $α$限制DM自由流长度和理论上的上限$3 \rightarrow 2$湮灭率从$S-$矩阵么正性这些参数的约束进行评估。我们发现，依赖于DM的自耦合，一个标量吃DM的质量在80 eV到700 TeV的范围内可以弥补所观察到的DM密度，并满足所有的限制，当初始DM温度（$T_{\rm DM}$）低于SM的一个（$T_{\rm SM}$），与$T_{\rm SM}/9100 \lesssim T_{\rm DM} \lesssim \,T_{\rm SM}/1.1$。
2022-11-02 astro-ph.CO hep-ph
Freezing-in Cannibal Dark Sectors
本研究通过求解耦合玻尔兹曼方程，分析三类含希格斯门户相互作用的自相互作用暗物质模型，发现暗区同类相食阶段可产生 viable 暗物质候选者，且暗区相互作用的改变会影响宇宙学限制并带来实验探测信号。
2025-01-15 astro-ph.CO hep-ph
Self-Interacting Forbidden Dark Matter under a Cannibally Co-Decaying Phase
针对暗物质自相互作用不足问题，本文提出含不稳定类 Higgs 标量的矢量暗物质模型，利用同类相食共衰变阶段同时满足遗迹密度与小尺度结构约束。
2024-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Gravothermalizing into primordial black holes, boson stars, and cannibal stars
本研究提出粒子自相互作用导致晕引力热化坍缩的新机制，可形成小行星质量原初黑洞，并发现数改变湮灭或排斥压力可分别形成 cannibal 星和玻色子星，揭示早期宇宙结构形成的丰富现象。
2025-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Light Dark Matter from Self-cooling Dark Sectors
National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
该研究提出自冷却暗区机制，可大幅缓解轻热暗物质受莱曼α的约束，使满足观测能量密度的冻结暗物质质量低至约1.9（0.7）keV，二次冷却或主导约束修改。
2026-08-25 hep-ph
Freezing-in Cannibals with Low-reheating Temperature
本文研究低再加热温度下非瞬时再加热与暗区 $2\to3$、$3\to2$ 同类相食自相互作用对冻食暗物质产生的影响，通过耦合玻尔兹曼方程揭示新唯象并拓展轻暗物质可行参数空间。
2025-06-10 hep-ph hep-th
The domain of a cannibal dark matter
本文研究了隐藏 sector 中具有自发对称破缺的实标量食人暗物质模型，计算了其热平均湮灭截面，发现热候选者遵循反常标度律，并讨论了宇宙学和天体物理学约束。
2023-10-25 hep-ph
Dynamics of Self-Interacting Dark Sectors
National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
研究通过冻结机制产生的自相互作用暗扇区在早期宇宙中的动力学，重点分析2↔3自数改变反应对热历史和现象学的影响，并探讨多种实现及参数空间约束。
2026-07-03 hep-ph
Reproductive Freeze-In of Self-Interacting Dark Matter
我们提出了一种暗物质（DM）产生的机制，涉及一个自相互作用的部门，在早期是超相对论的，但远远不足的相对于热平衡（这种初始条件经常出现，例如，从暴胀子衰变）。虽然弹性散射可以建立动力学平衡，我们表明，对于各种各样的自相互作用完全平衡是从来没有建立，尽管DM产量显着演变由于$2\to k$（$k>2$）过程（DM携带没有保守的量子数，也不对称）。在该过程的活跃阶段，DM与标准模型的温度比迅速下降，DM动能转化为DM质量，这与最近讨论的“食人DM机制”相反。潜在的观测和应用包括星系和星系团中的自相互作用DM签名，暗声振荡，自由流约束的改变，以及可能缓解$σ_8$和哈勃紧张局势。
2020-10-22 astro-ph.CO hep-ph
Turn up the volume: Listening to phase transitions in hot dark sectors
来自一阶相变的随机引力波（GW）背景是未来GW观测站的一个令人兴奋的目标，并可能使我们能够研究与标准模型耦合非常弱的暗扇区。在这项工作中，我们表明，对于温度大于SM热浴温度的热暗区，这种信号可能会显着增强。然而，在相变之后将熵从暗扇区转移到SM的需要可能导致GW信号的显著稀释。我们详细研究了这种稀释，包括在黑暗的部门（所谓的同类相食）的数量变化过程的影响，并表明，在大区域的参数空间的净增强仍然存在。我们将我们的研究结果应用到一个包含暗希格斯玻色子和暗光子的暗扇区的具体例子中，并为LISA和爱因斯坦望远镜找到了极好的探测前景。
2022-03-07 astro-ph.CO hep-ph
Lyman-$α$ forest constraints on interacting dark sectors
与$Λ$ CDM相比，Lyman- $α$森林是暗物质模型的一个有价值的探测器，其特征在于功率谱的尺度依赖抑制。在这项工作中，我们提出了一个新的估计的莱曼- $α$通量功率谱，不依赖于流体动力学模拟。我们的框架的特点是滋扰参数，封装的复杂的物理学的星系际介质和高度非线性的小尺度模式的敏感性。在验证了基于$Λ$ CDM的高分辨率流体动力学模拟的方法之后，我们从BOSS Lyman- $α$大尺度数据中导出了相互作用暗物质模型的保守约束，k<0.02（km/s）^（-1），在模型拟合中保留了相关的干扰参数。估计产生的下限上的质量的食人暗物质，其中冻结发生通过3至2湮灭，在兆电子伏的范围。此外，我们发现暗物质与暗辐射相互作用的模型，这已被认为是解决$H_0$和$σ_8$紧张局势，是兼容的BOSS莱曼- $α$数据。
2018-05-30 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Production of a Conformal Dark Sector
与标准模型有纯引力耦合的暗区，通过引力子交换从SM等离子体中可替换地填充，自然提供DM候选者。我们研究的生产在相对论制度的黑暗部门是大约规模不变，提供一般的分析公式，仅依赖于中心荷的黑暗部门。然后，我们评估的相关性的相互作用，可以导致各种现象，包括热化，非微扰质量差距，平衡相变和自相残杀的黑暗部门。作为一个说明性的例子，我们认为在这个光暗胶球的情况下，并表明它是一个可行的DM候选人由于抑制引力的产生。我们继续将这些结果扩展到强耦合的CFTs和它们的全息图，在大N与黑暗的光子作为DM候选人。
2021-03-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-thermal production of Dark Matter after Inflation
暗物质（DM）的存在已经从各种宇宙学和天体物理学证据中得到了很好的证实。然而，DM的粒子性质在很大程度上是不确定的，并且到目前为止，探测其与标准模型（SM）粒子的相互作用的尝试还没有取得任何成功。对DM-SM相互作用的严格限制，虽然不排除通过热冻结机制完全产生弱质量相互作用粒子DM候选者的标准知识，但肯定会对同样的问题投下阴影。在这项工作中，我们考虑非热生产DM内的SM包括一个暴胀子场和标量DM候选人的简单扩展。假设SM粒子和DM之间的相互作用可以忽略不计，我们研究了后者在膨胀结束时，在（p）再加热时期的生产。在这种情况下，我们探讨了DM自相互作用的作用和它与暴胀子场的相互作用，并发现DM可以在一个显着的区域的参数空间。我们进一步证明，DM的大的自我相互作用可以抑制其丰富的预热过程中，并在一定程度上有助于实现所观察到的遗迹丰富通过蚕食。
2018-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Large $N$-ightmare Dark Matter
暗QCD扇区是标准模型（SM）的相对最小扩展，它允许暗物质（DM）候选者，但不需要进入引力相互作用之外的可见扇区：DM探测的“噩梦场景”。我们考虑一个隐蔽的暗扇区，包含一个单一的光味，矢量状暗夸克在$SU(N)$下测量。在大$N$极限下，这种单味理论变得具有高度的预测性，产生了两个DM候选者，它们的质量和动力学由很少的参数描述：轻夸克-反夸克束缚态，$η'$介子的暗模拟，以及$N$夸克的重束缚态，$Δ^{++}$重子的暗模拟。我们发现，后者可能冻结在一个独立的限制规模的丰度，形成DM样遗物$N \lesssim 10$，而前者可能会产生DM通过蚕食和冻结。我们研究了这两个组件DM系统的相互作用，并确定的限制规模，暗可见扇区的温度比，和$N$，承认非排除DM的特征范围，一旦自相互作用的约束和边界上的有效自由度的影响，在BBN和CMB时代。
2020-10-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Scalar Co-SIMP Dark Matter: Models and Sensitivities
本研究构建标量Co-SIMP暗物质的紫外完备模型，其3→2过程含标准模型粒子可避免暗域过热，暗物质质量天然偏轻，晚期相变电可拓展参数空间，可通过低阈值等实验探测验证。
2023-08-24 astro-ph.CO hep-ph
Addressing the self-interaction for ELDER dark matter from the 21-cm signal
本文利用宇宙黎明时期中性氢的全局21厘米谱实验数据，研究了ELDER暗物质的自相互作用，发现2→2过程比3→2过程更占主导，并揭示了暗物质-重子弹性散射截面受影响及多组分暗物质存在的迹象。
2023-04-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Asymmetric Reheating by Primordial Black Holes
我们调查霍金蒸发人口的原始黑洞（PBH）之前，大爆炸核合成（BBN）作为一种机制，以实现不对称再加热的两个部门耦合的重力。当可见扇区被暴胀子或模数再加热时，暗扇区被PBH再加热。与两个扇区的膨胀或模块化再加热相比，有两个优点：$(i)$膨胀或模量介导的算子，其可以随后使暗扇区与可见扇区热化，与不对称再加热过程无关; $(ii)$ PBH的质量和丰度提供暗扇区的热历史的参数控制，特别是两个扇区的温度的比率。非对称再加热与PBH原来有一个特别丰富的暗区现象，我们探索使用一个单一的自相互作用的真实标量场在暗区作为模板。四个热历史，涉及非相对论和相对论暗物质（DM）在化学平衡，其次是存在或不存在的同类相食，进行了探讨。然后，这些历史受到当前宇宙和子弹星系团中观测到的遗迹丰度的限制。PBH主导宇宙的能量密度，并重新加热可见光和暗扇区的情况下，也被详细处理。
2021-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Matter from Strong Dynamics: The Minimal Theory of Dark Baryons
作为暗物质的一个简单模型，我们提出了一个基于$\rm{SU}(2)$规范理论的类QCD理论。该模型是在低能量的限制，我们使用晶格模拟调查的最低层强子的性质。与QCD相比，该理论有几个独特的区别：没有戈德斯通玻色子或手征对称性恢复，当暗夸克变得无质量时;通常的整体重子数对称性被扩大到$\rm{SU}(2)_B$，类似于同位旋;重子和介子统一在$\rm{SU}(2)_B$等多重态中。我们认为，最轻的重子，矢量玻色子，是一个稳定的暗物质的候选人，是一个复合实现的隐藏矢量暗物质的情况。该模型自然包括一个较轻的状态，类似于QCD中的$η^\prime$，用于暗物质湮灭，以通过热冻结来设置遗迹密度。暗物质重子也可能是不对称的、强自相互作用的，或者通过$3 \to 2$自相蚕食跃迁来设定它们的残余密度。我们讨论了一些耦合暗重子到希格斯门的实验意义。
2018-09-24 hep-lat hep-ph
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分，一种是超轻物质，另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Dark Matter with Low-Temperature Reheating
本文研究了宇宙再加热期间热暗物质的产生，发现低温再加热能容纳比瞬时高温再加热更宽泛的耦合和更大质量，使WIMPs和SIMPs/ELDERs质量分别达$10^{14}$和$10^{13}$~GeV，且现有及下一代实验可进一步约束该参数空间。
2024-08-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Linear scale bounds on dark matter--dark radiation interactions and connection with the small scale crisis of cold dark matter
现代宇宙学中的一个悬而未决的问题是冷暗物质范式的小尺度危机。越来越多的注意力最近致力于自相互作用的暗物质模型作为一个可能的答案。然而，解决所谓的“失踪卫星”问题还需要存在额外的相对论性粒子（称为暗辐射），与早期宇宙中的暗物质散射。在这里，我们调查的影响，不同的理论模型设计的暗物质暗辐射相互作用的大尺度宇宙学观测。我们使用宇宙微波背景数据，把约束的暗辐射成分和它的耦合到暗物质。我们发现，数据所允许的耦合值意味着一个截止尺度的晕质量函数与银河系中的卫星观测相匹配。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
A dark matter scaling relation from mirror dark matter
镜像暗物质和其他类似的耗散暗物质候选者需要一个能量源来稳定螺旋星系中的暗物质晕。以前曾有人提出，普通超新星可能提供所需的能量。通过将超新星提供给晕的能量与辐射冷却损失的能量相匹配，我们在这里导出了一个粗略的标度关系$R_{SN} \propto ρ_0 r_0^2$（$R_{SN}$是超新星速率，$ρ_0, \ r_0$是暗物质中心密度和核心半径）。这种关系与从晕质量大于$3\times 10^{11} M_\odot$的螺旋星系的研究中推断出的暗物质特性是一致的。我们推测，其他观测到的星系的星系团可能会解释这种耗散的暗物质的框架内。
2013-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Dark Matter: a Review (the April Fool Edition)
在过去的几十年里，关于暗物质的存在和性质的证据不断积累。根据候选粒子的不同，暗物质可以呈现出几种宇宙学定义的模型之一：热暗物质、冷暗物质、暖暗物质、自相互作用暗物质和模糊暗物质。在本文中，我回顾了这些模型的相关性和地位，是否有可能为一个以上的这些模型，每个构成的暗物质的一部分，并讨论了确定这些模型中的任何一个是否可以成功地描述我们自己的宇宙的属性和演化的前景。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter directional detection in non-relativistic effective theories
我们将暗物质定向探测的形式推广到任意的单体暗物质-核子相互作用。新的理论框架推广了目前所使用的理论框架，该框架仅基于两种类型的暗物质-核子相互作用。它包括14个暗物质-核子相互作用算符，8个同位素相关的核响应函数，以及暗物质速度分布前2阶矩的Radon变换。利用最近通过数值原子核结构计算得到的核响应函数，计算了由CF $_4$、CS $_2$和$^{3}$ He构成的暗物质定向探测器对14个暗物质-核子相互作用的反冲能谱.我们突出了新的功能，提出的理论框架，并提出了我们的球形暗物质晕和流的暗物质粒子的结果。该研究为暗物质定向探测实验的模型无关分析奠定了基础。
2015-05-24 astro-ph.CO 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
Asymmetric Dark Matter from Leptogenesis
我们提出了一种新的实现的非对称暗物质，其中的暗物质和轻子的不对称性同时产生通过两个部门leptogenesis。右手中微子既与标准模型耦合，又与暗物质所在的隐藏扇区耦合。这个框架同时解释了轻子不对称性、暗物质丰度和中微子质量。与以前实现的不对称暗物质，该模型允许范围广泛的暗物质质量，从千电子伏到10 TeV。特别是，非常轻的暗物质可以在不违反实验限制的情况下被容纳。我们讨论了我们的模型，突出有趣的现象学的可能性的几个变种。其中之一是，晚期衰变重新填充了对称的暗物质成分，提供了一种新的机制，可以在当前时期产生大的湮灭率，并允许混合的暖/冷暗物质。在第二种情况下，暗物质与活跃的中微子混合，从而提出了一种独特的方法，通过稀薄生成来填充无菌中微子暗物质。在后期，振荡和暗物质衰变导致有趣的间接探测信号。
2011-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Chemical and Kinetic Equilibrium in Cosmology: Facts and Myths
本文厘清早期宇宙中化学平衡与动力学平衡的本质区别，通过中微子退耦、轻子生成及多种暗物质场景说明二者退耦顺序依赖具体模型，强调相空间演化是获得稳健宇宙学预言的关键。
2025-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A comprehensive analysis of the dark matter direct detection experiments in the mirror dark matter framework
镜像暗物质提供了一个框架来解释现有的暗物质直接探测实验。在这里，我们面对这个理论与最新的实验数据，注意各种已知的系统的不确定性，在淬火因子，探测器分辨率，银河系的旋转速度和速度色散。我们进行了详细的分析DAMA和CoGeNT实验假设一个可以忽略不计的通道分数，并发现数据可以完全解释内的镜像暗物质的框架。我们还表明，镜像暗物质候选人可以解释最近的数据从CDMS/Ge，EdelweissII和CRESSTII实验，我们指出的方法，在不久的将来，该理论可以进一步测试。
2010-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Effective description of dark matter self-interactions in small dark matter haloes
自相互作用的暗物质可能具有惊人的天体物理学特征，例如在合并的星系团中星系和暗物质之间可观察到的偏移。数值N体模拟用于预测这些观测值，通常将星系视为无碰撞的测试粒子，这是一个值得怀疑的假设，因为每个星系都嵌入在自己的暗物质晕中。为了使一个更准确的治疗，我们开发了一个有效的描述小暗物质晕考虑到两个主要的影响，由于暗物质自散射：减速和蒸发。我们指出，自散射可以有相当大的影响，星系的轨迹，减少星系和暗物质合并集群之间的分离。这种效应敏感地依赖于底层粒子物理，特别是自散射截面的角度依赖性，并且不能单独从动量传递截面预测。
2020-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Originally Asymmetric Dark Matter
我们提出了一个费米子暗物质的方案，其中的暗物质粒子曾经是狄拉克费米子，但它采取的形式马约拉纳费米子在较晚的时间。当暗物质是狄拉克费米子时，暗物质的残留数密度由通过与稀薄发生相同的机制产生的暗物质不对称性决定。在有效的暗物质湮灭过程冻结之后，标量场发生相变，并产生马约拉纳质量项，将暗物质粒子变成马约拉纳费米子。为了详细描述这种情况，我们提出了两个简单的模型。第一种是基于标准模型（SM）规范群和暗物质起源于$SU(2)_L$二重态狄拉克费米子，类似于超对称模型中的类希格斯诺中性伴子。我们估计了这种晚期Majorana暗物质与质子的自旋独立/依赖弹性散射截面，并发现了在不久的将来通过直接和/或间接暗物质搜索实验发现它的可能性.第二个模型是基于$B-L$规范扩展的SM，其中的暗物质是SM单线态。虽然这个模型类似于所谓的希格斯门暗物质场景，但自旋无关的弹性散射截面可以足够大，以在未来的实验中检测到这种暗物质。
2012-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Spin-Dependent Light Dark Matter Constraints from Mediators
针对自旋无关的暗物质散射，人们提出了一系列轻暗物质直接探测实验。为了做到详尽无遗，在WIMP窗口中研究的非标准特征，包括自旋相关的暗物质散射，也需要在光暗物质参数空间中进行研究。在这项工作中，我们促进这方面的努力，推导出间接限制子GeV自旋相关的暗物质通过地球和天体物理的限制调解这种散射的力量。
2019-05-10 astro-ph.CO hep-ph
Decay of multiple dark matter particles to dark radiation in different epochs does not alleviate the Hubble tension
衰变的冷暗物质（CDM）被认为是解决哈勃膨胀率和物质聚集之间紧张关系的一种机制。然而，宇宙微波背景（CMB）的偏振测量严重限制了暗物质在重组前的衰变比例，而大尺度结构对CMB各向异性的透镜效应对暗物质在重组后的衰变有很强的限制。总之，这些限制使得用衰减的暗物质来解释哈勃张力不太可能。针对这种情况，我们研究了一个暗物质系综与CDM粒子衰变成自由流动的暗辐射在不同的时代，可以缓解这个问题。我们发现它没有。
2022-04-25 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Dark Matter
天体物理学为暗物质的存在提供了证据，并对其性质提出了限制。冷暗物质模型已经成为“标准”宇宙学与宇宙学常数的结合。有迹象表明，“冷”的暗物质可能比最初讨论的“热”。本文综述了暗物质冷/暖性质的主要信息。
2011-10-13 astro-ph.CO hep-ph
IceCube potential for detecting Q-ball dark matter in gauge mediation
我们研究规范介导的超对称破缺中的Q球暗物质，并寻求在冰立方实验中探测的可能性。我们发现Q球是不同于引力子暗物质的暗物质。特别是Q球是一个很好的低再加热温度的暗物质候选者，这可能适合于Affleck-Dine重子生成和/或非热稀薄生成。暗物质Q球可以在未来的IceCube实验中被探测到，这是与引力子暗物质相比的独特之处。
2015-05-21 astro-ph.CO hep-ph
Inverted dipole feature in directional detection of exothermic dark matter
定向暗物质探测试图测量原子核在与银河系晕中的暗物质粒子相互作用后反冲的运动方向。由于地球相对于银河系的运动，暗物质通量集中在一个优先方向。反冲方向速率的各向异性被认为是暗物质的一个明确无误的特征。平均核反冲方向预计与到达地球的暗物质粒子的平均方向一致。在这里，我们指出，对于一种特殊类型的暗物质，非弹性放热暗物质，平均反冲方向以及一个次要的功能，最大反冲率的环周围的平均反冲方向，而不是相反的平均暗物质到达方向。因此，探测到平均核反冲方向与通常预期的方向相反，将构成对这种类型的暗物质的壮观实验确认。
2016-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Higgs Portal Vector Dark Matter for the Galactic Center Gamma-Ray Excess from the Two-Step Cascade Annihilation, and Muon g-2
我们已经建立了一个轻子特有的次小双希格斯门矢量暗物质模型。隐藏扇区中的矢量暗物质并不直接耦合到可见扇区，而是湮灭成隐藏的希格斯玻色子玻色子，后者通过一个小的耦合衰变成CP奇希格斯玻色子玻色子。在这个模型中，银河系中心的γ射线过剩主要是由于在末态中$τ$的两步级联湮灭。在不违反轻子普适性和$τ$衰变严格约束的情况下，用银河系中心过剩拟合得到的CP奇希格斯粒子$A$的质量可以在2 $σ$水平上解释μ子$g-2$异常.我们展示了三种不同的冻结出类型的暗物质遗迹，被称为（i）传统的WIMP暗物质，（ii）非传统的WIMP暗物质和（iii）吃共衰变的暗物质，这取决于隐藏的希格斯粒子和可见的两个希格斯粒子之间的混合角的大小。隐藏扇区中的暗物质在直接搜索或对撞机中被隔离而不被检测到，而暗物质湮灭信号在一般的隐藏扇区暗物质模型中不被抑制。我们讨论了矮球状星系观测的约束条件和Fermi-LAT投影灵敏度。
2018-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark sector unifications: dark matter-phantom energy, dark matter -- constant $w$ dark energy, dark matter-dark energy-dark matter
本文提出了一种新的方法，统一的暗物质和暗能量的宇宙流体。介绍了一个模型，其中宇宙流体声速平方被定义为状态方程（EoS）参数的函数。它示出了如何对数的一部分，这个函数的结果在动力学制度以前没有观察到的宇宙流体模型。结果表明，在一个特定的动力学制度的模型表现为统一的暗物质和幻影暗能量。此外，它表明，该模型可以描述暗物质-暗能量统一，其中暗能量渐近行为的暗能量与一个常数EoS参数大于-1。在特定的参数范围内，统一流体模型也再现了类似于$Λ$ CDM模型的全局扩展，其中流体声速对于小的标度因子值为零，并且对于大的标度因子值为小的，甚至为零。最后，它显示了如何该模型可能有助于描述宇宙流体暗物质-暗能量-暗物质统一。得到了产生这种瞬态暗能量行为的模型参数的物理约束。
2019-08-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A New Direction in Dark-Matter Complementarity: Dark-Matter Decay as a Complementary Probe of Multi-Component Dark Sectors
在暗物质的单组分理论中，暗物质产生、湮灭和散射的$2\to 2$振幅可以通过各种交叉对称性相互关联。这些交叉关系是著名的互补性的核心，而互补性是现有不同暗物质搜索技术和策略的基础。相比之下，在暗物质的多组分理论中，可能有许多不同质量的不同暗物质组分。这就为暗物质的互补性开辟了一个新的“对角线”方向：暗物质从较重的成分衰变到较轻的暗物质成分的可能性。在这项工作中，我们讨论了这个新的方向可能与其他相关，并表明，增强互补性出现可以是一个重要的成分，在探测和约束参数空间的这种模型。
2015-02-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Modified Dark Matter: Relating Dark Energy, Dark Matter and Baryonic Matter
修正的暗物质（MDM）是受引力热力学启发而提出的暗物质的唯象模型。对于一个正宇宙学常数（$Λ$）的加速宇宙，这种唯象的考虑导致了与$Λ$相关的临界加速参数的出现。这种临界加速度是MDM的一种有效的唯象表现，在星系自转曲线中的暗物质和重子物质之间的相关性中可以发现。由此产生的MDM质量配置文件，这是敏感的$Λ$，与观测数据在银河系和集群尺度是一致的。特别是，相同的临界加速度出现在银河系和集群数据拟合的基础上MDM。此外，使用一些强大的定性参数，MDM似乎在宇宙尺度上工作得很好，即使定量研究仍然缺乏。最后，我们评论修改后的暗物质，这可能会导致新的非粒子唯象学，并可能解释为什么，到目前为止，暗物质检测实验未能检测到暗物质粒子的量子的某些非局部方面。
2017-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The local dark matter distribution in self-interacting dark matter halos
在EAGLE流体动力学模拟中，我们研究了类银河系中暗物质自相互作用对局域暗物质分布的影响。这些模拟是用两种不同的自相互作用暗物质模型进行的，一种是恒定的，另一种是速度依赖的自相互作用截面。我们发现，在有暗物质自相互作用和重子的模拟中，类银河晕的局部暗物质速度分布与在有重子的无碰撞暗物质模拟中得到的结果基本相似.在这两种情况下，当地的暗物质的速度分布符合最佳拟合麦克斯韦分布。在有或没有暗物质自相互作用的模拟中包括重子增加了局部暗物质密度，并将暗物质速度分布向更高的速度移动。为了研究直接检测的影响，我们计算直接从模拟得到的暗物质晕积分，并将其与最佳拟合麦克斯韦速度分布得到的积分进行比较。我们发现，麦克斯韦分布提供了一个很好的适合大多数晕的晕积分，没有任何显着的差异，不同的暗物质自相互作用模型的结果。
2022-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Hidden Hot Dark Matter as Cold Dark Matter
我们发现，隐藏的热暗物质，隐藏的部门暗物质的相互作用，去耦时，它是相对论性的，是一个可行的暗物质候选人提供它从来没有在热平衡与粒子的标准模型。这种隐藏的热暗物质可能会重新加热到比可见宇宙更低的温度和数密度，因此，简单地用它的热丰度来解释宇宙中所有的暗物质，同时避开了结构形成对热暗物质的典型约束。我们发现质量范围从~3 keV到~10 TeV。虽然从未与标准模型平衡，但这类模型可能在物质功率谱中或通过与标准模型粒子的超弱相互作用具有独特的观测特征。
2009-12-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Directional Direct Detection of MeV Scale Boosted Dark Matter in Two Component Dark Matter Scenario via Dark Photon Interaction
本研究针对双组分暗物质模型中较重暗物质湮灭产生的MeV尺度助推轻暗物质，探索定向直接探测（如核乳胶探测器NEWSdm）的有效性，聚焦质子、碳等轻核靶，为探测常规方法无法覆盖的低质量暗物质参数空间提供新途径。
2025-04-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A dark matter hail: Detecting macroscopic dark matter with asteroids, planetary rings, and craters
本文研究宏观暗物质与太阳系小天体的相互作用，通过分析其对小行星、行星环和类地天体的破坏、蒸发及陨石坑效应，在先前未约束的暗物质参数空间上设置了新的竞争性界限。
2025-08-21 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Concentrated Dark Matter: Enhanced Small-scale Structure from Co-Decaying Dark Matter
我们研究的宇宙学后果的共同衰变的暗物质-最近提出的机制耗尽密度的暗物质通过衰变的近简并粒子。这个框架的一般预测是宇宙历史上早期暗物质占主导地位的阶段，这导致小尺度上暗物质扰动的增强增长。我们计算的早期物质占主导地位的阶段的持续时间，并表明，扰动是强大的对冲洗从自由流。增强的小尺度结构预计今天将以紧凑的微晕形式存在，并可能导致间接探测实验的显着提升因素，如FERMI，其中暗物质将作为点源出现。
2017-11-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stable Bound States of Asymmetric Dark Matter
最简单的非对称暗物质束缚态的可重正化有效场论包含两个额外的规范单重场，一个是暗物质，另一个是暗物质湮灭成的介体粒子。我们研究这样一个模型的物理与狄拉克费米子的暗物质和一个真正的标量介体。在一定的参数范围内，暗物质与介质的汤川耦合产生稳定的非对称暗物质束缚态。我们推导出包括由$N\gg1$暗物质粒子形成的块金在内的束缚态的性质。我们还考虑了早期宇宙中束缚态的形成和暗物质束缚态的直接探测。我们的许多结果也适用于对称的暗物质。
2016-08-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Direct detection of boosted dark matter in two component dark matter scenario
本研究针对含隐藏$U(1)_D$对称性的双组分暗物质模型，探究银心重暗物质湮灭助推轻暗物质的探测问题，提出利用NEWSdm等定向直接探测实验检验该场景，算出5千克探测器年预期事例率最高达O(10)个。
2024-12-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Composite Dark Matter and Puzzles of Dark Matter Searches
DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中暗物质搜索的积极结果，与其他小组的结果放在一起，可能意味着宇宙学暗物质的非平凡粒子物理解决方案。带-2电荷的稳定粒子，在O-氦“原子”（OHe）中与原始氦结合，代表了暗物质的一种特定的比冷的核相互作用形式。在地球物质中OHe的速度变慢，因此在低温实验中直接探测地下暗物质的方法是难以实现的。然而，在DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中，Na和I核对OHe的辐射俘获会导致能量释放在2-5 keV区间内的年变化。
2010-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the interaction strength between dark matter and visible matter: II. scalar, vector and spin-3/2 dark matter
通过对暗物质遗迹密度的观测、CDMS和XENON的直接探测实验以及PAMELA对反质子质子比的间接探测，研究了标量、矢量和自旋3/2暗物质与标准模型粒子相互作用的约束条件.采用模型无关的方法，构造了6维的一般4粒子算符，研究了暗物质与标准模型粒子的有效相互作用.我们发现，从不同的实验的约束是互补的。这些约束条件之间的比较可能会排除一些有效的暗物质模型，并限制其他一些参数。与自旋无关的直接探测对某些算子有很强的约束，而反质子到质子数据的间接探测在某些情况下比直接探测或轻暗物质（其质量小于70 GeV）的遗迹密度更灵敏。自旋为3/2的暗物质的一些运营商的约束被证明是类似的狄拉克费米子暗物质的类似运营商。目前的暗物质直接和间接搜索实验中仍有一些操作员不敏感。
2012-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Focusing of Wave Dark Matter
一个巨大的天体使局部的暗物质分布变形，导致局部的暗物质密度过高。这种现象通常被称为引力聚焦。在太阳系中，由于太阳的引力聚焦导致地面实验中暗物质信号的调制。我们考虑质量小于10 eV的轻玻色暗物质的引力聚焦。这种暗物质候选者的波动性质导致了局部超密度和光谱中的独特特征，这两者都可以通过实验相关。我们提供了一个形式主义，捕捉引力聚焦和波暗物质的随机性，特别注意粒子暗物质的相似性和差异。当暗物质的德布罗意波长变得与系统的大小相当或小于系统的大小时，和/或当暗物质的速度色散足够小时，观察到密度对比度和光谱中的独特图案。虽然引力聚焦效应对于松弛的晕暗物质成分通常保持在百分之几的水平，但对于暗物质子结构，它们可能要大得多。有几个动机良好的暗物质子结构，我们调查如何每个子结构响应太阳的引力势。讨论了波动暗物质与粒子暗物质行为相似的极限。
2022-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dynamical Dark Matter: II. An Explicit Model
在最近的一篇论文（arXiv：1106.4546）中，我们介绍了“动态暗物质”，这是一个新的暗物质物理学框架，并概述了其基本理论原理和现象学可能性。与大多数传统的暗物质问题的方法，假设存在一个或多个稳定的暗物质粒子，我们的动态暗物质框架的特点是，稳定性的要求被取代的宇宙学丰度和寿命之间的微妙的平衡，在一个巨大的合奏个别暗物质组件。因此，这种设置共同产生了随时间变化的宇宙学暗物质丰度，不同的暗物质成分可以在整个当前时期相互作用和衰变。虽然我们以前的文件的目标是介绍这个框架的广泛的理论方面，目前的文件的目的是提供一个明确的动力学暗物质模型，并证明该模型满足所有的对撞机，天体物理和宇宙学的约束。因此，本文的结果构成了我们的整体动态暗物质框架的现象学可行性的“存在证明”，并表明动态暗物质确实是一个可行的替代传统的暗物质物理学的范式。因此，动力学暗物质必须与其他研究暗物质问题的方法一起考虑，特别是在涉及大额外维度或弦论的情况下，其中存在大量在标准模型对称性下是中性的粒子。
2012-06-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A model of light dark matter and dark radiation
我们提出了一个暗物质和暗辐射的模型，基于强耦合的暗${\rm SU}(5)$规范理论与基本和十重态暗夸克。该模型支持轻暗重子，尊重手征对称性，这是电中性的，但具有电磁形状因子，也是一个轻暗轴子。由于暗重子与标准模型粒子的耦合与禁闭尺度的平方成反比，暗重子会变成热的暗物质或冷的暗物质，这取决于暗物质的禁闭时间。对于禁闭尺度$Λ\sim 10-10^3~{\rm GeV}$，质量约为$ 1~{\rm GeV}-1~{\rm MeV}$的暗重子变成自然小磁矩的冷暗物质，并给出正确的残余丰度。
2020-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Testing Modified Dark Matter with Galaxy Clusters: Does Dark Matter know about the Cosmological Constant?
我们讨论的可能性，冷暗物质的质量分布包含信息的宇宙学常数，这样的信息约束冷暗物质（CDM）的性质。我们称这种方法为修正的暗物质（MDM）。特别是，我们研究的能力MDM解释观测到的质量分布的13个星系团。从引力热力学的一般参数，我们提供了一个理论上的理由，我们的MDM质量配置文件，并成功地比较它的NFW质量配置文件在集群和星系尺度。我们的研究结果表明，CDM质量分布确实包含信息的宇宙学常数在一个非平凡的方式。
2016-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
