Exploring Portals to a Hidden Sector Through Fixed Targets
我们讨论了中微子实验的灵敏度在光度前沿通用隐藏部门包含新的(子)GeV中性状态。这些态与标准模型之间的弱相互作用,可以在固定目标质子束设施上通过所有允许的可重整“入口”(在希格斯、矢量和中微子区)进行有效探测,对对撞机具有互补的灵敏度。我们专注于动力学混合矢量门户,并表明,一个新的隐蔽U(1)规范扇区的参数空间的某些区域,具有长寿命的亚GeV质量状态衰变到标准模型轻子已经受到LSND,MiniBooNE和NuMI/MINOS数据集的严重限制。此外,如果入口允许进入稳定的中性粒子,如兆电子伏级的暗物质,通常预测中微子束伴随着“暗物质束”,通过探测器中类似中性电流的相互作用可以观察到。因此,我们表明,LSND电子反冲事件样本目前提供了最严格的直接约束兆电子伏级的暗物质模型。
2009-10-14 hep-ex hep-ph
Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Detection Searches, Beam-Dump Experiments, and the $H_0$ Tension
由于其稳定性,隐藏的暗物质是一个看似合理的暗物质候选者,但由于与最小形式的标准模型粒子的微弱相互作用,直接实验搜索非常困难。然后,我们介绍了一个轴子,$a$,连接隐藏的暗物质和标准模型粒子,并检查当前的限制和未来的前景直接暗物质搜索和束流转储实验。我们发现两个参数区域周围的$m_a = {\cal O}(10)$ MeV,$f_a = {\cal O}(10^{5})$ GeV和$m_a = {\cal O}(100)$ MeV,$f_a = {\cal O}(10^{4})$ GeV的暗物质和轴子分别在未来的实验,如PICO-500和SHiP的范围内。我们还注意到,主要由轴子衰变产生的隐藏光子与$ΔN_{\rm eff} \simeq 0.6$一起贡献给暗辐射,这可以松弛$H_0$张力。
2019-09-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Neutrino Portals, Terrestrial Upscattering, and Atmospheric Neutrinos
本文研究大气中微子在地球内部上行散射产生重中性轻子并在大型探测器中衰变的过程,利用超级神冈数据对10-100 MeV质量范围的偶极耦合给出新约束,并探测了约20 MeV处与陶中微子混合的新参数空间。
2024-09-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
A Leptonic ALP Portal to the Dark Sector
本文提出轻子型ALP门户模型,通过多MeV类轴子粒子与SM轻子及暗物质费米子耦合,解释反常磁矩差异与暗物质relic丰度,并指出现有实验约束将参数空间限制在狭窄区域,未来可检验。
2024-03-27 astro-ph.CO hep-ph
LSND Constraints on the Higgs Portal
高光度固定目标实验提供了令人印象深刻的灵敏度,新的光弱耦合自由度。我们重新审视了标量单线态$S$通过希格斯门耦合到标准模型的最小情况,对于双π介子阈值以下的标量质量,它明显地衰变为轻子。从LSND实验的数据集被发现施加领先的限制在两个质量窗口之间的$m_S \sim 100$和350兆电子伏。在这个过程中,我们分析了一些标量生产渠道的目标,发现质子韧致辐射提供了主导渠道在LSND束能量。
2020-06-12 hep-ph
Dark photon portal dark matter with the 21-cm anomaly
EDGES协作组报告了强吸收曲线,这表明氢气比预期的要冷。这可能是正常物质和暗物质(DM)之间非引力相互作用的特征,一个可能的解释是,一小部分毫荷电DM与正常物质散射,DM质量为数十MeV。为了获得小部分的毫荷电DM,同时又能容忍这些约束,本文研究了暗光子门标量和矢量的毫荷电DM。我们认为暗光子的质量略高于毫荷电DM质量的两倍,因此毫荷电DM在冻结期间主要在p波中湮灭,并且在共振附近湮灭增强。暗光子主要衰变为毫荷电的DM,轻子碰撞实验允许暗光子与SM粒子耦合。导出了相应的参数空间。未来的轻子碰撞实验可以通过产生不可见的暗光子来寻找毫荷电DM。
2019-01-02 astro-ph.CO hep-ph
New benchmarks for direct detection of freeze-in dark matter in vector portal models
Instituto de Física Teórica IFT-UAM/CSIC(理论物理研究所);Departamento de Física Teórica, Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学理论物理系);Instituto de Física, Universidad de Antioquia(安蒂奥基亚大学物理研究所)
研究MeV级费米子暗物质通过新向量介质与标准模型耦合,评估未来直接探测实验发现新物理的可能性,探讨低温重加热对暗物质产生率的影响。
2026-09-25 astro-ph.CO hep-ph
SIMPs through the axion portal
暗物质可能是由强相互作用大质量粒子(SIMPs)组成的热遗迹,其中$3 \rightarrow 2$相互作用决定了遗迹的丰度。这种相互作用一般出现在手征对称性破缺理论中,通过Wess-Zumino-Witten项。在这项工作中,我们表明,轴子样粒子可以成功地保持暗物质和可见光扇区之间的动力学平衡,允许必要的熵转移,这是至关重要的SIMPs是一个冷的暗物质候选人。束流收集器和对撞机实验、宇宙微波背景和超新星都对这一假设产生了限制。我们发现一个可行的参数空间时,轴子粒子是接近质量的SIMP暗物质,具有强规模的质量为几百兆电子伏。在不久的将来,许多计划中的实验将被设置为探测参数空间。
2019-01-06 astro-ph.CO hep-ph
Clockwork Higgs portal model for freeze-in dark matter
发条机制可以解释在维度上非常弱的相互作用,而不需要非常大的质量尺度。我们提出了一个模型,在该模型中,发条机制产生非常小的希格斯门耦合和暗物质粒子质量解释冷暗物质通过冻结机制。我们引入一个TeV尺度的标量发条部门耦合到标准模型通过希格斯门。暗物质粒子是发条扇区中最轻的标量。我们表明,冻结机制是占主导地位的重钟表标量的轻暗物质标量和希格斯玻色子衰变。在所考虑的模型中,我们发现,冻结在暗物质是一致的时钟机制的全球电荷$q$范围内$2 \lesssim q \lesssim 4$的质量标量的数量是在范围$10 \leq N \leq 20$。暗物质标量质量和门耦合与$q$和$N$无关。对于一个典型的TeV尺度的发条扇区,暗物质标量质量被预测为MeV的量级。
2018-07-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
New Pathways to the Relic Abundance of Vector-Portal Dark Matter
在参数空间中,当暗光子$A^{\prime}$和暗物质$χ$的质量之比在$1 \lesssim m_{A^{\prime}}/m_χ \lesssim 2$范围内时,我们充分研究了矢量门暗物质模型的热冻结历史.在这个区域中,$2 \rightarrow 2$和$3 \rightarrow 2$湮灭过程在暗扇区内,以及暗扇区和标准模型之间的能量转移过程,在控制暗物质的热冻结方面发挥着重要作用。我们仔细地跟踪所有物种的温度,放松了以前研究的假设,即在整个暗物质冻结过程中,暗物质和标准模型扇区保持热平衡。我们的计算揭示了一组丰富的新途径,导致观察到的遗迹密度的暗物质,我们开发了一个简单的分析理解这些不同的制度。在我们的模型中的可行的参数空间提供了一个目标,为未来的实验寻找光(MeV-GeV)的暗物质,并包括区域的暗物质自相互作用截面是足够大的影响小尺度结构的星系。
2020-11-02 astro-ph.CO hep-ph
Sensitivity of the RECODE Reactor CEvNS Experiment to the Dark Axion Portal
Nanjing Normal University(南京师范大学);Southeast University(东南大学);Beijing Normal University(北京师范大学);Tsinghua University(清华大学)
研究RECODE实验及其他反应堆实验对暗轴子通道的灵敏度,发现其在子梅文区域比现有约束更灵敏,可探测到G_{aγγ'}耦合至10^{-3}量级。
2026-03-25 hep-ph
Galactic Center Gas Clouds and Novel Bounds on Ultra-Light Dark Photon, Vector Portal, Strongly Interacting, Composite, and Super-Heavy Dark Matter
最近发现的距离银河系中心数百秒差距的冷气云有可能探测到暗物质。详细处理的气体云微物理相互作用,我们确定银河系中心的气体云温度,自由电子丰度,原子电离分数,加热速率,冷却速率,并找到这些数量如何随金属丰度变化。考虑到一些不同的黑暗部门加热机制,我们设置了新的界限超轻暗光子暗物质的质量$10^{-22}-10^{-10}$ eV,矢量门户暗物质耦合通过一个亚MeV质量玻色子,并高达$10^{60}$ GeV质量暗物质与重子相互作用。
2019-06-12 hep-ph
Neutrino Mixing via the Neutrino Portal
轻子和夸克混合之间的关系:$U_{PMNS} \approx V_{CKM}^{\dagger} U_X$,其中$U_X$是BM或TBM混合矩阵,暗示了夸克-轻子(大)统一和具有某些味对称性的隐藏扇区的存在。后者通过中微子入口耦合到可见扇区,并负责$U_X$,以及中微子质量的小。GUT保证了$\sim V_{CKM}$在轻子混合中的出现。这种情况下(逆或双跷跷板,筛选的狄拉克结构,基础固定对称性)的一般功能进行了描述,并提出了两个实现。高能量实现是基于$SO(10)$大统一理论的普朗克尺度的隐藏部门。低能量实现包括100 TeV尺度的$L-R$对称性和keV-MeV尺度的隐藏扇区。
2019-05-02 hep-ph
Constraints and Sensitivities for Dipole-Portal Heavy Neutral Leptons from ND280 and its Upgrade
本文利用 T2K ND280 及其升级版数据,模拟偶极门户重中性轻子在探测器中的衰变,发现在特定质量范围内设定了世界领先约束,排除了其作为 MiniBooNE 异常解释的可能性。
2024-12-19 hep-ph physics.ins-det
Luminous solar neutrinos I: Dipole portals
在地球内部向上散射的太阳中微子可以产生不稳定的粒子,这些粒子可以在地球探测器内部衰变。与天真的期望相反,我们表明,当衰变长度远短于半径的\emph{Earth}(而不是检测器),事件率是独立的衰变长度。在本文中,我们研究了跃迁偶极算子(中微子偶极门户),并表明Borexino的现有数据探针以前未触及的参数空间在0.5- 20 MeV制度,补充最近的宇宙学和超新星的界限。我们简要评论的相似性和差异与发光的暗物质和评论未来的前景类似的信号来自大气中微子。
2021-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Higgs portals to pulsar collapse
从银河系中心明显消失的脉冲星可能已经被非对称费米子暗物质($m_X = 1-100$ GeV)与光标量($m_ϕ= 5-20$ MeV)耦合破坏,光标量与希格斯玻色子混合。我们指出,这个脉冲星坍缩暗扇区可以解决核心尖点问题,并将被排除或发现即将进行的直接检测实验。另一个含义是脉冲星的最大年龄曲线随着距离银河系中心的距离而增加,其标准化取决于暗区粒子的耦合和质量。此外,我们使用旧的银河系中心以外的希格斯门模型的界限。
2015-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Constraining Photon Portal Dark Matter with Texono and Coherent Data
暗物质可能存在于没有标准模型(SM)规范相互作用的扇区。这种暗区仍然可以通过非引力相互作用影响SM粒子的一种方式是通过“光子入口”,其中暗光子与普通SM光子动力学混合。我们研究了这种设置的电子反冲事件在TEXONO反应堆和核反冲事件在相干实验的影响。我们发现,最近的相干数据排除了以前允许的参数空间区域青睐的热遗迹假设的DM丰度。当映射到DM电子截面上时,我们发现COHERENT为DM质量< 30 MeV提供了主要的直接约束。
2018-11-08 hep-ex hep-ph
Direct Detection Portals for Self-interacting Dark Matter
暗物质自相互作用可以影响宇宙的小尺度结构,降低矮星系和低表面亮度星系的中心密度。从粒子物理学的角度来看,这表明在暗区存在1-100 MeV的粒子,它介导了自相互作用。由于介体粒子一般会耦合到标准模型,直接探测实验提供了自相互作用暗物质的灵敏探针。我们考虑三个最小的机制耦合的黑暗和可见的部门:光子动力学混合,Z玻色子质量混合,和希格斯门。自相互作用的暗物质激发了一个新的基准范式,通过动量依赖的相互作用直接检测,吨级实验将涵盖天体物理学激励的参数制度,不受当前的限制。直接检测是一种补充途径,以限制速度依赖的自我相互作用,逃避天体物理界从更大的尺度,如那些从子弹星系团。
2013-10-29 hep-ph
Relocating the SIMP Miracle in the Axion Portal
Khon Kaen University(孔敬大学)
在轴子门户中,SIMP暗物质场景因ALP约束而重新定位,通过黄酮尺度预测自相互作用截面,而非直接固定,从而保留预测能力。
2026-09-11 hep-ph
Dark Neutrino Portal to Explain MiniBooNE excess
我们提出了一个新的框架,提供了一个解释的MiniBooNE实验在费米实验室的长期过剩的类电子事件。我们提出了一个新的暗扇区包含一个暗中微子和一个暗规范玻色子,两者的质量都在几十到几百兆电子伏之间。暗中微子是通过中微子-原子核散射产生的,然后衰变为暗规范玻色子,这反过来又产生了类似电子的事件。这种机制提供了一个很好的适合MiniBooNE能谱和角分布。
2019-01-21 hep-ex hep-ph
Dark Matter through the Axion Portal
受PAMELA和ATIC/PPB-BETS观测到的银河系正电子过剩的启发,我们提出暗物质是一种TeV尺度的粒子,它湮灭成赝标量“轴子”。“正电子过剩和反质子或伽马射线过剩的缺乏限制了轴子质量和分支比。在最简单的实现中,轴子与佩西-奎因对称性相关联,在这种情况下,它的质量约为360-800 MeV,并衰变为μ子。我们提出了一个简单的和预测的超对称模型实现这种情况下,希格斯诺和暗物质获得质量从同一来源的TeV尺度的自发对称性破缺。
2008-11-07 astro-ph hep-ph hep-th
Light Dark Matter Through the Quark Axial-Vector Current Portal
我们考虑一个模型,其中暗物质是一个轻(350兆电子伏)狄拉克费米子耦合到夸克作为轴向矢量电流。在低于限制尺度的质心(CM)能量下,这样的DM相互作用结构可以通过其与介子的低能量有效耦合来描述。在这篇论文中,我们着重于暗物质湮灭成这些末态介子,以及由此产生的光子谱。我们提出了一个粗粒度的方法来分析我们的模型,我们认为介子光谱仅仅从运动学和对称性,从而估计总DM湮灭截面,对应于一个给定的预期光子信号。然后,我们证实和完善这些研究结果与更系统的方法的手征拉格朗日描述的模型,因为CM能量,我们认为承认这样的微扰治疗。在这两种情况下,我们通过比较估计的光子信号与当前和未来的观测结果来获得对模型的约束,并表明轴向矢量DM门户比纯矢量门户更有利于更轻形式的暗物质的光子生产;建立自己作为间接探测探针的主要候选人,具有重大的发现范围。
2021-08-17 hep-ph
Neutrino dipole portal at electron colliders
我们建议在质心能量为几个GeV的电子对撞机中寻找重中性轻子(HNL),也称为无菌中微子,包括BESIII,Belle II和拟议的Super Tau Charm Factory(STCF)。考虑HNL通过跃迁磁矩与标准模型中微子和光子相互作用,即所谓的偶极门,利用电子对撞机上的双光子信号,研究了HNL的活跃-惰性中微子跃迁磁矩$d$随HNL质量$m_N$的变化规律,发现BESIII、Belle II和STCF能将$d$的上限探测到1.3 $\times 10^{-5}\ {\rm GeV}^{-1}$,8 $\times 10^{-6}\ {\rm GeV}^{-1}$和1.3 $\times 10^{-6}\ {\rm GeV}^{-1}$,其中$m_N$在GeV量级,对电子-($d_e$)和τ-中微子($d_τ$)偶极门的参数空间具有灵敏度,其中$m_N$在几十到几千MeV量级.在$d_μ$中,Belle II和STCF也能提供HNL与μ中微子混合的主要约束。
2022-04-16 hep-ph
Light Dirac neutrino portal dark matter with observable $Δ{N_{\rm eff}}$
我们提出了一个狄拉克中微子门户暗物质的方案,通过最小限度地扩展的标准模型(SM)的粒子内容与三个右手中微子($ν_R$),狄拉克费米子暗物质候选者($ψ$)和一个复杂的标量($ϕ$),所有这些都是在SM规范群下的单线态。为了保证暗物质候选粒子$ψ$的稳定性,同时也保证了轻中微子的狄拉克性质,引入了额外的$\mathbb{Z}_4$对称性。右手中微子和暗物质都与SM等离子体热化,这是由于涉及$ν_R$、$ψ$和$ϕ$的新的汤川相互作用,而后者通过希格斯门相互作用保持热接触。当$ϕ$失去其与SM等离子体的动力学平衡时,$ν_R$的去耦发生,并且此后所有三个$\mathbb{Z}_4$带电粒子在它们之间形成具有温度$T_{ν_R}$的平衡。候选的暗物质$ψ$最终冻结在暗区,并保留了其丰富的遗迹。我们已经发现,在目前的情况下,一部分低质量暗物质($M_ψ\lesssim10$ GeV)已经被普朗克2018年的数据排除在外,用于将$ν_R$保持在低于600 MeV的温度下的热浴中,从而对$N_{\rm eff}$产生额外的贡献。CMB-S4、SPT-3G等下一代实验将具有所需的灵敏度来探测这种最小场景的整个模型参数空间,特别是$ψ$的低质量范围,其中直接检测实验仍然不足以进行检测。
2021-09-08 astro-ph.CO hep-ph
Black Hole Portal into Hidden Valleys
超辐射不稳定性将旋转的天体物理学黑洞变成了光轴子的独特探针。我们考虑当一个轻的轴子耦合到一个强耦合的隐藏规范扇区时会发生什么。在这种情况下,超辐射导致近地平线区域中的隐藏扇区CP违反$θ$参数的绝热增加。这可以触发测量扇区中的一阶相变。结果,黑洞质量的很大一部分以隐藏介子云的形式释放出来,随后可以转化为电磁辐射。这导致了一个剧烈的电磁爆发。这种爆发的特征频率可以在大约100 eV至100 MeV的范围内。
2010-12-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark Matter and Neutrino Masses in a Portalino-like Model
本研究提出类Portalino暗物质与中微子质量模型,通过右手中微子连接标准模型与隐藏区,结合宇宙学约束得出Portalino可行质量范围,并指出其湮灭信号可作为中微子望远镜观测目标。
2023-06-16 hep-ph
Direct and Indirect searches for DM-electron interactions in sub-GeV DM models
Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Énergies (LPTHE) \ https://ror.org/02mph9k76 , CNRS \& Sorbonne Université, 4 Place Jussieu, Paris, France;Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE) \ https://ror.org/01hg8p552 , Sorbonne Université, Université de Paris, CNRS-IN2P3, 4 Place Jussieu, Paris, France
该研究分析亚GeV暗物质的直接与间接探测互补性,发现DAMIC-M与间接探测在矢量门户模型中互补性最佳,间接探测还可约束直接探测无法触及的中微子本底以下参数空间。
2026-09-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A Cosmic Window on the Dark Axion Portal
本文通过 CMB 对暗辐射的约束研究暗轴子门户,发现 MeV 尺度暗光子可在超新星限制与实验排除之间打开参数窗口,允许轴子衰变常数低至约 10^4 GeV,并间接放宽中微子质量上限。
2024-03-28 hep-ph
Dark Matter, Neutrino mass, Cutoff for Cosmic-Ray Neutrino, and Higgs Boson Invisible Decay from a Neutrino Portal Interaction
我们研究一个有效的理论超越标准模型(SM)的两个额外的规范单态,一个马约拉纳费米子和一个真正的标量,构成全部或部分暗物质。特别是,我们专注于在O(10)MeV-O(10)GeV的范围内的两个单态的质量,与中微子门的相互作用,不仅在粒子物理学中,而且在宇宙学和天文学中起着重要的作用。我们指出,暗物质丰度可以用(共)湮灭热解释,其中质量大于2 GeV的暗物质可以在未来的轻子对撞机,CEPC,ILC,FCC-ee和CLIC中进行测试,根据希格斯玻色子不可见的衰变。当规范单态的能量小于O(100)MeV时,由于中微子与宇宙背景中微子的相互作用而湮灭到规范单态中,从而影响中微子在宇宙中的传播。虽然在这种情况下,单态不可能是主要的暗物质,但单态是由希格斯玻色子的不可见衰变产生的,其速度完全在未来轻子对撞机的范围内。特别地,可以设置宇宙射线中微子的高能量截止,这可以解释未检测到Greisen-Zatsepin-Kuzmin(GZK)中微子或未观察到的共振。有趣的是,给定WIMP的截止值和质量(范围),中微子的质量可以通过运动学来“测量”。
2019-03-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Axion-Like Electrophilic Portal for Pion Dark Matter
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati(意大利国家核物理研究所,弗拉斯卡蒂国家实验室);Università Roma Tre(罗马第三大学);Beihang University(北京航空航天大学)
本研究提出仅耦合电子的类轴子粒子作为强相互作用大质量粒子暗物质与标准模型的相互作用门户,分析其宇宙学演化与多源约束,发现允许参数空间更广,且质量范围与X₁₇反常暗示的空间重叠,引入非零θ角还可拓展大质量类轴子参数空间。
2026-04-10 hep-ph
MeV Dark Matter with MeV Dark Photons in Abelian Kinetic Mixing Theories
我们认为一个简单的黑暗部门组成的一个单一的,轻,费米子暗物质粒子物种的质量在兆电子伏范围内的暗光子门户的宇宙学和现象学。本文通过U(1)$_{\text{e.m.}}$,U(1)$_{\text{Y}}$和T[SU(2)$_{\text{L}}$ ]讨论了新阿贝尔规范群U(1)$_{\text{dark}}$与可见扇形的三种可能的动力学混合结构.我们假设暗光子是大质量的,大约在MeV的尺度上,因此接近暗物质候选者的质量尺度。我们计算暗物质遗迹密度通过冻结和冻结,娱乐的额外的可能性(i)一个后期的暴胀时期,可以稀释的暗物质产量的重候选人,和(ii)额外的生产模式,与丰富的热生产的模型。我们探索的参数空间兼容的各种实验和天体物理学的界限,并讨论发现新的CMB探头和兆电子伏的伽玛射线望远镜的前景。
2022-11-24 hep-ph
Freeze-in of anapole and charge-radius inelastic dark matter: X-ray probes of a decoupled vector portal
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)
研究通过维度-6 anapole 和 charge-radius 算符耦合的 iDM 的 freeze-in 产生,利用 X 射线观测约束衰变信号,并探讨其解释 LZ 信号的可能性。
2026-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic Mixing from Kaluza-Klein Modes: A Simple Construction for Portal Matter
本文提出大额外维度下由单个暗 bulk 多重态生成手征标准模型费米子与矢量型 KK 门户物质的最小构造,简化暗 Higgs sector 并给出 LHC 独特信号。
2023-06-20 hep-ph
Blazar Boosted ALP and vector portal Dark matter confronting light mediator searches
针对低质量暗物质探测难题,提出利用耀变体喷流增强暗物质电子散射,在超级神冈探测器中超越现有介质子搜索限制,并首次实现对ALP介导亚MeV暗物质的强约束。
2025-04-23 hep-ex hep-ph
Spectator Dark Matter and the Higgs Portal
William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota(明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所);Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab(巴黎萨克雷大学);University of Minnesota(明尼苏达大学)
该研究提出通过极弱希格斯门户相互作用抑制暴胀期间旁观者标量场的随机涨落,避免暗物质过度产生,并支持亚GeV轻暗物质及低再加热温度,同时为冻结机制提供初始条件。
2026-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Effective portals to heavy neutral leptons
本研究基于νSMEFT框架,探讨了质量在O(1) MeV至O(100) GeV间的重中性轻子,通过重新解释现有实验限制,约束了相关六维算子的Wilson系数与新物理标度。
2023-09-07 hep-ph
$SU(4)$ Flavorful Portal Matter
在本文中,我们提出了一个模型,试图统一一个新的暗扇区力与本地$SU(3)$味对称。暗物质(DM)及其与标准模型(SM)的潜在相互作用继续为模型构建提供丰富的框架。在热DM的情况下,质量在几MeV和几GeV之间,一个引人注目的和探索的框架是暗光子/矢量门户,它假定一个新的$U(1)$“暗光子”,它只耦合到SM通过小动力学混合(KM)与SM超荷。这种混合可以介导的门物质(PM)领域下的黑暗$U(1)$和SM规范组充电在一个回路的水平。在早期的工作中,其中一位作者注意到,具有适当的门户物质内容以产生有限和可计算的动力学混合的模型可以产生于非最小暗扇区,其中暗$U(1)$是一个更大的规范对称性的子组,在该子组下SM粒子可能具有非平凡的表示。我们扩展了这个想法在这里通过构建一个模型,其中的黑暗$U(1)$是统一的另一个流行的扩展SM规范群,本地$SU(3)$味对称。完整的暗/味对称群是$SU(4)_F \times U(1)_F$,它结合了局部的$SU(3)$味对称,PM作为矢量状的“第四代”出现,以补充SM的三代。为了确保有限的贡献KM,SM规范群被安排成Pati-Salam多重态。新的扩展暗规范群提出了各种有趣的实验签名,包括味对称性与暗扇区统一的非平凡后果。
2022-01-07 hep-ph
Cosmic Ray Anomalies and Dark Matter Annihilation to Muons via a Higgs Portal Hidden Sector
湮灭暗物质(DM)模型的基础上,一个标量隐藏的部门与希格斯门耦合的标准模型被认为是一个可能的解释最近观察到的宇宙射线过剩。两个版本的模型进行了研究,一个与非热DM的起源的助推因子和索末菲增强。在非热DM的情况下,增加了四个在U(1)_{X}对称下变换的隐扇区标量。最重的标量解耦并随后衰变为DM标量,因此提供了解释当前DM湮灭率所必需的增强因子。湮灭标量的质量被限制在< 600 GeV,以使模型保持微扰。U(1)_{X}在电弱跃迁处破缺到Z_2,使O(100)MeV的暗扇形标量与Higgs粒子混合。DM标量湮灭为这些光标量,这些光标量随后通过希格斯混合衰变为两个μ ^{+} μ ^{-}对,因此产生了没有反质子的正电子过剩。衰变到μ^{+}μ^{-}而不是e^{+}e^{-}是必要的,以确保足够快的光标量衰变速率,从而避免核合成中的光标量支配。在索末菲增强的版本中,只有三个新的标量是必要的。TeV尺度的DM质量可以容纳,允许更高能量的电子加上正电子过剩和更低能量的PAMELA正电子过剩被解释。DM湮灭为两个μ^{+}μ^{-}对,如在非热模型中。这种湮没模式可能是赞成最近的观测电子加正电子过剩费米和HESS。
2010-01-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Conformal Freeze-In of Dark Matter
我们提出了共形冻结(COFI)方案的暗物质生产。在高能量下,暗区由流向Banks-Zaks不动点的规范理论描述,通过不可重正化的门户相互作用耦合到标准模型。在早期宇宙中暗扇区的布居时刻,用强耦合的共形场论描述。当宇宙冷却时,在标准模型扇区中的宇宙学相变,无论是电弱还是QCD,都会引起暗扇区中的共形对称破缺和禁闭。其中一个暗束缚态在宇宙学时间尺度上是稳定的,并扮演着暗物质的角色。有了希格斯门,COFI方案提供了一个可行的暗物质候选者,其质量在现象学上有趣的0.1-1 MeV范围内。通过夸克门户,质量约为1 keV的暗物质候选者与观测结果一致。在这种情况下,保形引导对模型构建提出了一个重要的约束。
2020-04-27 hep-ph
Search for Cosmic-Ray Produced Dark Meson via the $U(1)_\text{D}$ Portal at JUNO
College of Physics, Sichuan University(四川大学物理学院);Provincial Key Laboratory of Solid-State Optoelectronic Devices, Zhejiang Normal University(浙江师范大学固态光电器件省级重点实验室);Institute of Physics, Henan Academy of Sciences(河南省科学院物理研究所)
研究大气中暗介子的产生与探测,通过$U(1)_\text{D}$矢量门户耦合暗区与标准模型,采用夸克组合模型描述暗强子化,模拟JUNO中的暗介子通量与相互作用,给出耦合强度的预期灵敏度。
2026-06-16 hep-ph
The Neutrino Magnetic Moment Portal and Supernovae: New Constraints and Multimessenger Opportunities
本文利用SN1987A、未来银河系超新星及弥散光子与中微子信号,约束通过跃迁磁矩门户耦合的惰性中微子,并评估Fermi-LAT、DUNE等实验的多信使探测灵敏度。
2023-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Probing the Higgs Portal at the Fermilab Short-Baseline Neutrino Experiments
本研究评估费米实验室SBN实验通过希格斯门户探测暗标量粒子的能力,发现SBND对助推器产生的标量粒子最灵敏,ICARUS对NuMI离轴产生限制最佳,可测试50-350 MeV质量范围的暗标量粒子。
2025-10-08 hep-ex hep-ph
Freeze-In Dark Matter from a sub-Higgs Mass Clockwork Sector via the Higgs Portal
发条机制允许极弱的弱相互作用和小质量尺度被理解为理论的结构。钟表机构的一个自然应用是暗物质产生的冻结机制。在这里,我们考虑一个希格斯门户冻结在暗物质模型的基础上的一个标量发条部门的质量尺度小于希格斯玻色子玻色子的质量。暗物质标量是发条扇区中最轻的标量。冻结的暗物质是由热希格斯玻色子衰变为发条式暗物质标量而产生的。我们表明,质量的暗物质标量通常是在1-10千电子伏的范围内,可能是温暖的,足以有一个可观察到的影响扰动增长和莱曼- $α$观测。发条希格斯门冻结模型有一个潜在的可观察到的对撞机现象,希格斯玻色子玻色子以长寿命的发条扇形标量对的形式衰减到丢失的能量,加上不同数量的夸克和轻子粒子-反粒子对的分布。不同数量的夸克和轻子对的分支比由发条扇区参数(发条标量$N$和发条电荷$q$)决定,因此如果观察到这样的希格斯衰变模式,可以通过实验确定。在最小标准模型可观测扇区的情况下,核合成和莱曼- $α$约束的组合可能会排除壳层上的希格斯衰变为发条标量,尽管壳层外的希格斯衰变仍然是可能的。壳层上希格斯粒子衰变为发条标量的过程,可以与标准模型在轻单重标量的简单扩展中的宇宙学约束相一致。
2018-12-05 astro-ph.CO hep-ph
The Neutrino Magnetic Moment Portal: Cosmology, Astrophysics, and Direct Detection
我们重新审视中微子磁矩的物理学,特别关注的情况下,右手的,或无菌,中微子比左手的标准模型中微子更重(高达几兆电子伏)。讨论的中心是在中微子或暗物质实验中检测由跃迁磁矩介导的上散射事件的想法。考虑到中微子从所有已知的来源,以及包括所有可用的数据从XENON1T和Borexino,我们得到最强的最新的排斥限制的活动到无菌中微子的过渡磁矩。然后,我们研究补充约束天体物理学和宇宙学,执行,特别是一个彻底的分析BBN。我们发现,这些数据集仔细检查了大部分相关的参数空间。解释过渡磁矩的XENON1 T过剩是勉强可能的,如果保守的假设,采用超新星1987 A和CMB的约束。最后,我们讨论了建模的挑战,出现在场景中,功能大磁矩,同时保持中微子质量远低于1电子伏特。我们提出了一个成功的紫外线完整的模型,这种类型的基础上TeV尺度的leptoquark,建立与μ子磁矩,B物理异常,并在大型强子对撞机的对撞机搜索的联系。
2021-05-06 hep-ph
Hidden sector monopole, vector dark matter and dark radiation with Higgs portal
我们证明了在Higgs门相互作用下的“t Hooft-Polyakov”暗物质模型是一个可行的暗物质模型,其中Higgs和大质量矢量暗物质(VDM)由于拓扑守恒和不间断子群$U(1)_X$而稳定.我们发现,即使观测到的CMB数据要求暗规范耦合是相当小的,适当的量的VDM热遗迹可以通过$s$通道共振湮灭的质量接近或小于SM希格斯质量的一半,由于希格斯门相互作用的VDM。单极遗迹密度比观测到的暗物质遗迹密度小几个数量级。直接探测实验,特别是计划中的XENON 1 T实验,可以探测暗希格斯粒子比$\lesssim 60 {\rm GeV}$轻的参数空间。此外,与未破碎的$U(1)_X$相关联的暗光子对目前的辐射能量密度有贡献,从而给出$ΔN_{\rm eff}^ν\sim 0.1$作为额外的相对论中微子种类。
2014-06-10 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology and direct detection of the Dark Axion Portal
暗轴子门户提供了一个暗物质(DM)模型,其中暗光子$γ^\prime$和轴子$a$都可以对当今DM的丰度做出贡献。我们研究的参数空间的暗轴子门户精确定位区域的参数空间,$γ^\prime$和$a$可以产生足够的丰度占宇宙DM密度,同时仍然是可检测的计划直接检测和轴子晕镜实验。特别是,我们探讨的eV级暗光子在黑暗的轴子门户网站的生产,考虑到可能的动力学混合之间的黑暗和可见光子,这是必不可少的暗光子通过吸收直接搜索检测。我们发现,非零动力学混合一般不会破坏模型的现象,使轴子和暗光子稳定。可行的生产机制指向暗光子的次主导人口构成DM的$\lesssim 10\%$,其余的由轴子DM。质量范围为$m_{γ^\prime} \sim 20-200\,\mathrm{eV}$的暗光子和质量范围为$m_a \sim 30 - 400\,μ\mathrm{eV}$的轴子可能在暗轴子门户中以这些丰度自洽地产生,并且在未来的直接搜索范围内。
2022-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Sub-eV scalar dark matter through the super-renormalizable Higgs portal
标准模型的希格斯门提供了通过超重整化算子$ϕ(H^\dagger H)$耦合到非常轻的标量场$ϕ$的机会。这就允许存在一种非常轻的标量暗物质,它与标准模型粒子有相干相互作用,但其质量不受辐射修正的影响。我们分析随之而来的第五力测量的约束,随着宇宙学的要求。我们发现,第五种力的可检测水平可以在低暴胀尺度的模型中实现,并在$ϕ$的初始偏差从其最小值进行一定量的微调。
2010-04-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave signatures of dark sector portal leptogenesis
本研究探讨通过暗扇区辅助的一阶电弱相变产生的随机重力波来探测轻子生成,新耦合增强CP不对称性,实现TeV尺度轻子生成,并有望被LISA等实验观测。
2025-04-20 astro-ph.CO hep-ph
Constraining active-sterile neutrino transition magnetic moments at DUNE near and far detectors
我们考虑DUNE实验的灵敏度,一个重中性轻子,HNL(也称为无菌中微子)的质量范围从几个MeV到几个GeV,与标准模型通过过渡磁矩的活动中微子,所谓的偶极门户。HNL是通过活性中微子的上散射产生的,随后探测器内部的衰变提供了单光子信号。我们表明,τ中微子偶极门户可以有效地探测在DUNE远探测器,使用由中微子振荡产生的τ中微子通量,而近探测器提供更好的灵敏度的电子和μ子中微子偶极门户。DUNE将能够探索目前不受约束的参数空间的大区域,并具有与其他计划中的专用实验(如SHiP)相当的灵敏度。我们还简要地评论纯HNL混合的Tau中微子在DUNE远探测器的灵敏度。
2022-08-23 hep-ph
Probing Freeze-in Dark Matter via Heavy Neutrino Portal
本研究针对通过右手中微子(RHN)门户产生的冻结暗物质,基于含四个自由参数的最小扩展I型跷跷板简化模型,分析两种暗物质产生机制,发现亚TeV质量下满足遗迹密度的参数空间可被现有及未来的重中微子探测设施覆盖。
2023-08-24 astro-ph.CO hep-ph
Exploring semi-relativistic $p$-wave dark matter annihilation in minimal Higgs portal near supermassive black hole
本研究分析了银河系中心超大质量黑洞附近最小希格斯门户模型中轻暗物质的半相对论p波湮灭过程,利用费米望远镜观测约束了0.3-10GeV轻暗物质的参数,并指出未来甚大伽马射线空间望远镜可提升亚GeV暗物质探测能力。
2025-01-13 hep-ph
Prospects of $Z'$ Portal Dark Matter in $U(1)_{L_μ-L_τ}$
针对NA64μ实验排除多数解释缪子g-2的轻暗物质参数空间的现状,重新研究U(1)_{L_μ-L_τ}中Z'媒介暗物质,发现轻、重暗物质均存在可行参数空间且部分可被未来实验探测。
2025-01-15 hep-ph
Sterile neutrino portal to Dark Matter I: The $U(1)_{B-L}$ case
在本文中,我们探讨了宇宙中的不育中微子和暗物质部门有一个共同起源的可能性。我们研究了这种假设的后果,在简单的情况下,耦合的黑暗部门的标准模型通过一个全球性的$U(1)_{B-L}$,打破了自发的暗标量。这个暗标量为暗费米子提供质量,并通过希格斯门耦合与希格斯进行通信。我们发现了一个有趣的相互作用之间的暗物质湮灭暗标量-CP-甚至混合与希格斯粒子和CP-奇数,成为戈德斯通玻色子,马约伦-和重中微子,以及碰撞探测器通过耦合到希格斯粒子。此外,暗物质湮灭成为无菌中微子及其随后的衰变以测量玻色子和夸克,带电轻子或中微子导致间接检测签名,其接近银河系中心和矮星系的伽马射线通量的当前界限。
2017-03-02 astro-ph.CO hep-ph
MeVPrtl: An Event Generator for Dark Sector Particles in the Short-Baseline Neutrino Program
MeVPrtl是一个用于短基线中微子计划的模块化事件生成器,用于模拟超标准模型粒子的产生、传播和衰变,支持Higgs通廊、重中性轻子和重QCD轴子等模型的实现与验证。
2026-05-11 hep-ex hep-ph