Naturalizing Supersymmetry with a Two-Field Relaxion Mechanism
我们提出了一个超对称版本的两个领域的弛豫模型,自然调谐版本的超对称性。这是由于弛豫机制不依赖于QCD动力学,并且弛豫势垒高度由第二类轴子场控制。在宇宙演化过程中,弛豫以非零值滚动,打破超对称性并扫描软超对称质量项。电弱对称性被打破后,软质量成为秩序的超对称希格斯质量项,并导致弛豫停止滚动的超伙伴质量高达$\sim 10^9$ GeV。这可以解释超对称模型中的调谐,包括分裂超对称模型,同时保留强CP问题的QCD轴子解。除了预测两个非常弱耦合的类轴子粒子外,超对称光谱可能包含一个额外的Goldstino,它可能是一个可行的暗物质候选者。
2016-06-30 hep-ph hep-th
Probing fast oscillating scalar dark matter with atoms and molecules
轻标量暗物质与物质的标量耦合预计在几种情况下引起自然基本常数的变化。这种变化可以通过原子光谱法等方法来搜索。灵敏的原子观测值主要是由于精细结构常数或电子质量的可能变化而产生的。迄今为止,大多数搜索都集中在常数的缓慢变化上(即调制频率$<$ 1 Hz)。在最近的一项名为WReSL(周末放松搜索实验室)的实验\mbox{[Phys. Rev. Lett. 123, 141102 (2019)]}中,我们报告了对射频波段快速变化的直接搜索。这样的搜索是特别有动机的一类弛豫暗物质模型。我们讨论了WReSL实验,改进测量快速基本常数变化的进展报告,并讨论了计划的工作扩展到分子,其中快速变化的核质量可以灵敏地搜索。
2021-01-28 hep-ph physics.atom-ph
Out-of-the-box Baryogenesis During Relaxation
我们证明了在U(1)下,只要标准模型场是带电的,且弛豫子是一个赝Nambu-Goldstone玻色子,在再加热温度大于弱标度时,弛豫子模型中会自动发生自发重子生成.在慢滚过程中,弛豫打破CPT,使热平衡偏向重子,而斯帕拉子提供了必要的重子数破坏。我们计算了由此产生的重子不对称性,探讨了可能的限制,这个计划,并表明,有一条参数空间中,目前的观察是匹配的。对于在$10^{-10}$和$10^{-5}$ eV之间的弛豫质量范围,可以实现成功的重子生成。该机制精确地运行在参数空间的区域,最近的工作表明弛豫振荡是一个暗物质的候选者。
2018-10-11 hep-ph
Relaxion: A Landscape Without Anthropics
松弛机制提供了一个潜在的优雅的解决方案,而无需诉诸人择或其他微调参数的层次结构问题。这种机制引入了一个类轴子场,称为弛豫,其期望值决定了电弱层次以及QCD强CP违反$\barθ$参数。在暴胀期间,希格斯质量的平方被选择为负值,并且在一个理论中等级很小,这与特胡夫特的技术自然性标准是一致的。然而,在Graham、Kaplan和Rajendran(2015)提出的原始模型中,弛豫子并没有解决强CP问题,事实上,它对强CP问题有贡献,因为弛豫子与希格斯场的耦合以及弛豫子线性势的引入产生了很强的CP破坏。我们解决了这个紧张局势,考虑通货膨胀与哈勃尺度,这是在QCD尺度以上,但低于弱标度,并估计哈勃温度依赖的轴子质量。因此,在暴胀期间的弛豫势与今天的弛豫势有很大不同。我们发现,提供的膨胀哈勃尺度之间的弱规模和约3 GeV,弛豫解决的层次结构,强CP,和暗物质的问题,在技术上是自然的。
2017-12-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Paper-boat relaxion
提出了一种新的弛豫机制,其中由于潜在的不稳定性,小的电弱尺度优选地比大的尺度更早地被选择,这不同于先前提出的停止机制,无论是哈勃摩擦从增加的周期性势垒或热摩擦从规范玻色子生产。从量子引力的角度来看,轴子的亚普朗克场偏移可以在不违反PDMATHAMM折叠数的情况下实现;我们的弛豫可以被识别为QCD轴子,保留了强$CP$问题的Peccei-Quinn解,并构成了我们当前宇宙中所有的冷暗物质。
2019-05-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Relaxation through the Dark Axion Portal
暗轴子入口是类轴子粒子与暗光子的耦合,暗光子与可见光子动力学混合。我们展示了这个门户网站,当应用到松弛,可以导致宇宙学松弛的弱尺度使用暗光子生产。关键的逆反应机制涉及施温格效应:只要电弱对称性未被破坏,携带暗毫电荷的无质量标准模型费米子的施温格产生会抑制暗光子的产生。一旦电弱对称性被打破,费米子获得质量,抑制被解除。一个增强的暗光子耗散,然后陷阱的弛豫在一个自然的小弱标度。因此,我们的模型提供了一个新的联系之间的现象学暗轴子门户,暗光子,希格斯质量的层次问题。
2022-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Searching for a solar relaxion/scalar with XENON1T and LUX
我们考虑液体氙暗物质探测器搜索一个轻标量粒子产生的太阳核心,特别是一个耦合到电子。通过与电子的相互作用,标量粒子可以在太阳中产生,主要是通过韧致辐射过程,随后它被液体氙原子吸收,留下瞬时闪烁光和电离事件。使用XENON 1 T和大型地下氙的最新实验结果,我们将电子和光标量之间的耦合的界限从仅S1分析为$g_{ϕee} < 7 \times 10^{-15}$,从仅S2分析为$g_{ϕee} < 2 \times 10^{-15}$。这些可以被解释为与希格斯粒子的混合角的界限,$\sin θ< 2 \times 10^{-9} \, \left(7 \times 10^{-10}\right)$,对于通过这种混合耦合到电子的弛豫的情况。这个界限比从恒星演化考虑中推断出的最强间接界限弱几倍。
2020-08-31 hep-ph
Is the Relaxion an Axion?
我们考虑最近提出的宇宙学弛豫机制,其中的层次问题得到了改善,电弱尺度是由一个缓慢滚动的轴子场动态选择。我们认为,在其最简单的形式,建设打破了规范对称性,总是存在的伪南布-戈德斯通玻色子(特别是轴子)。因此,弛豫模型中的小参数在技术上是不自然的,因为它打破了规范对称性,而不仅仅是全局对称性。理论的一致性一般意味着截止点必须位于电弱标度附近,但在质量上不能更高。我们讨论了几种方法来避免上述结论。其中一些可能足以将截止值提高到几TeV的范围(因此可能与小层次问题有关)。为了证明在一个具体的设置的想法,我们考虑一个模型与familon,南武-戈德斯通玻色子的自发破缺的手征味对称。该模型有一些有趣的碰撞物理方面,并包含一个可行的弱相互作用的暗物质候选人。
2016-01-06 hep-ph hep-th
Constraining Rapidly Oscillating Scalar Dark Matter Using Dynamic Decoupling
我们提出并实验证明了一种通过探测原子光学跃迁中基本常数的时间振荡来探测光标量暗物质(DM)的方法。利用量子信息概念的动态去耦(DD)在桌面设置,我们能够获得模型无关的界限上的变化$α$和$m_e$在频率高达MHz的规模。我们解释我们的结果约束光标量DM场模型的参数空间。我们认为一般的情况下,DM场的耦合的光子和电子是独立的,以及一个弛豫DM模型的情况下,包括一个DM玻色子星围绕地球为中心的情况。鉴于DD的特殊性质,允许直接观察相干DM的振荡行为,并考虑到未来的实验改进,我们得出结论,我们提出的方法可以是互补的,并可能与光标量DM的引力探针竞争。
2019-02-07 hep-ph physics.atom-ph
SpaceQ -- Direct Detection of Ultralight Dark Matter with Space Quantum Sensors
University of California, Irvine(加州大学尔湾分校);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Chicago(芝加哥大学);The University of Tokyo(东京大学);University of Delaware(特拉华大学);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);University of Maryland(马里兰大学)
利用空间量子传感器探索超轻暗物质,特别是与太阳束缚的暗物质状态,通过原子钟等技术探测未探索的参数空间,设定强约束。
2021-12-14 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Dark Matter Direct Detection with Accelerometers
暗物质粒子的质量是未知的,可能低至~ $10^{-22}$ eV。这个范围的较轻部分,低于~eV,在理论和实验上都相对未被探索,但包含一系列天然的暗物质候选者。一个例子是弛豫,一个轻玻色子预测宇宙学解决方案的层次问题。这种光暗物质能产生的为数不多的通用信号之一是一种时间振荡、违反EP的力。我们建议使用加速度计搜索,并详细考虑扭秤,原子干涉测量和脉冲星定时的例子。这些方法有可能在未来几年内探索大部分未探索的参数空间。因此,这种加速计为直接探测暗物质提供了全新的途径。
2016-01-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Detecting meV-Scale Dark Matter via Coherent Scattering with an Asymmetric Torsion Balance
Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学);Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);China University of Petroleum (East China)(中国石油大学(华东));University of Tokyo(东京大学)
本文提出利用非对称扭力平衡实验探测meV量级暗物质,通过不同几何尺寸的测试体增强暗物质与宏观物体的相干散射效应,从而获得该质量范围内的最强核子散射截面约束。
2025-04-22 hep-ph
COHERENT production of a dark fermion
本文研究 COHERENT 实验中通过中微子 up-scattering 产生 MeV 尺度暗费米子的可能性,并利用 CsI 和 LAr 数据给出耦合与质量的最新约束,同时讨论其稳定性。
2023-09-06 hep-ph
Vector Coherent Oscillation Dark Matter
我们建立了一个隐藏的大质量矢量玻色子暗物质模型,作为一个均匀的相干振荡在整个宇宙中没有任何危险的不稳定性。我们利用一种特殊形式的矢量玻色子耦合到一个标量场通过规范动力学函数。通过观测暗物质等曲率扰动中的统计各向异性,可以将这种情况与其他暗物质模型区分开来。
2023-03-07 astro-ph.CO hep-ph
Can sub-GeV dark matter coherently scatter on the electrons in the Atom?
本文提出通过原子电子云相干散射探测亚GeV暗物质,利用相对论性Hartree-Fock形状因子计算反冲与探测率,发现其限制比单电子反冲强约4个数量级,并在数百MeV以下优于Migdal效应。
2023-09-25 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Constraint on Vector Coherent Oscillation Dark Matter with Kinetic Function
如果矢量玻色子通过非平凡的动力学函数与暴胀子耦合,则在暴胀过程中可以形成空间均匀的矢量凝聚。这种大质量矢量玻色子的相干振荡是暗物质的候选者。在本文中,我们考虑的情况下,矢量玻色子能量密度增加的暴胀过程中,曲率/等曲率扰动给出了严格的约束。
2020-05-31 astro-ph.CO 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
On the Detection of QCD Axion Dark Matter by Coherent Scattering
QCD轴子是暗物质的一个有希望的候选者。本文讨论了核子与QCD轴子暗物质之间的弹性散射过程。我们指出,与经典过程相比,相干效应可以使截面增加$\mathcal{O}(10^{25})$以上。例如,我们证明了QCD轴子可能以$f_a \lesssim 10^{11}\,\text{GeV}$的$\mathcal{O}(1)$概率散射到太阳。此外,可以预期受激发射效应也可以增强截面,因为轴子DM的数密度非常大。增强因子可以与另一个$\mathcal{O}(10^{25})$一样大,并且如果该因子存在,则来自暗物质风的力可以经由例如扭秤实验。但是,也发现存在受激发射因子的抵消,并且力太小而不能被检测。
2021-12-27 hep-ph
Bosonic dark matter in a coherent state driven by thermal fermions
如果在热背景中存在一个与夸克或轻子占优势相互作用的标量玻色子场,则通过热效应可以产生相干振荡,并在较宽的耦合和质量范围内成为暗物质的候选者。我们描述了这种机制的一般特征,并分析了它是如何工作的,在各种情况下,考虑渐近极限,可以得到解析解。
2021-09-27 astro-ph.CO hep-ph
The Migdal Effect and Photon Bremsstrahlung in effective field theories of dark matter direct detection and coherent elastic neutrino-nucleus scattering
暗物质直接探测实验对光暗物质(低于几个GeV)的灵敏度有限,这是由于将探测核反冲的能量阈值降低到低于$\mathcal{O}(\mathrm{keV})$的挑战。虽然在这方面已经取得了令人印象深刻的进展,但轻暗物质仍然是暗物质参数空间中约束最少的区域。已经表明,由于米格达尔效应和相干发射的光子韧致辐射从反冲原子电离和激发可以提供可观察到的轻暗物质的通道,否则会错过由于所产生的核反冲下降到探测器阈值以下。在本文中,我们扩展以前的工作,通过计算Migdal效应和光子韧致辐射率为一组一般的相互作用类型,包括那些动量独立或依赖,自旋独立或依赖,以及检查各种目标材料的速率,使我们能够把新的实验限制在这些相互作用类型。此外,我们还计算了太阳或大气中微子在原子核上的相干散射所引起的这些效应。我们表明,Migdal效应占主导地位的韧致辐射效应为所有考虑的相互作用引起的暗物质或中微子的目标。这减少了光子韧致辐射到无关的未来直接探测实验。
2020-02-10 hep-ph
Viable Vector Coherent Oscillation Dark Matter
本文通过动力学函数耦合抵消哈勃质量项,并引入曲率子避免扰动约束,构建了质量范围从 $10^{-21}$ eV 到 1 eV 的可行矢量相干振荡暗物质模型。
2023-03-07 astro-ph.CO hep-ph
Coherent Neutrino Scattering in Dark Matter Detectors
相干弹性中微子和WIMP核相互作用的签名预计是非常相似的。本文讨论了下一代吨级暗物质探测器如何发现中微子-核相干散射,这是一个精确预测的标准模型过程。一个高强度的π介子和μ介子衰变静止中微子源最近提出的振荡物理在地下实验室将提供这些测量的中微子。在本文中,我们计算了暗物质探测器中常用的各种目标材料的原始速率,并表明在乐观的能量阈值和效率情况下,使用2吨的$\cdot$年GEODM曝光可以发现这种相互作用。我们还研究了中微子源对WIMP灵敏度的影响,并讨论了调制中微子信号作为DUSEL不同暗物质实验之间的灵敏度/一致性检查。此外,我们认为相干中微子物理的可能性与GEODM模块放置在几十米的中微子源。
2011-09-05 hep-ex hep-ph
A COHERENT enlightenment of the neutrino Dark Side
在存在非标准中微子相互作用(NSI)的情况下,振荡数据受到简并的影响,简并允许太阳混合角位于第二个八分圆(又名暗侧),并意味着大气质量平方差的符号翻转。这导致了中微子质量排序的确定上的模糊性,这是当前和未来实验中微子计划的主要目标之一。我们表明,最近的观测相干中微子-核散射的相干实验,结合全球振荡数据,排除了NSI简并在$3.1σ$($3.6σ$)CL与上(下)夸克的NSI。
2017-08-09 hep-ex hep-ph
Producing a new Fermion in Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering: from Neutrino Mass to Dark Matter
本文研究了弹性中微子-核相干散射中新的MeV级费米子的产生。计算了对可测核子反冲谱的影响。假设新的费米子通过单线标量耦合到中微子和夸克,我们使用相干数据对其质量和耦合进行了限制,并确定了CONUS实验的灵敏度。我们研究了新的费米子与中微子质量产生的可能联系。本文还讨论了这种新的费米子作为暗物质粒子的可能性。
2018-12-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Classical Analysis of Non-Coherent Dark Matter to Photon Conversion in a Resonant Cavity
本文证明谐振腔能增强非相干暗物质到光子的转换,其功率与相干情况相同,经典与量子视角均解释了该机制,并指出非相干信号需单光子读出。
2025-08-09 hep-ex hep-ph
Sensitivities for coherent elastic scattering of solar and supernova neutrinos with future NaI(Tl) dark matter search detectors of COSINE-200/1T
本研究探究未来NaI(Tl)暗物质探测实验测量太阳和超新星中微子相干弹性散射的前景,证实银河系内超新星中微子可获3σ以上观测灵敏度,1吨级实验在特定条件下对太阳中微子达边际观测水平。
2023-08-28 hep-ex hep-ph
Coherent scattering of low mass dark matter from optically trapped sensors
我们提出了一个寻找低质量的暗物质粒子通过动量反冲所造成的散射被困,纳米尺度的对象。我们的预测表明,即使有一个适度的fg质量传感器阵列,参数空间超出了现有的实验可以探索。较小的情况下,银质量传感器也进行了分析-其中暗物质可以相干地从整个传感器散射-使散射截面相对于与单个原子核的相互作用有很大的增强。这种传感器的大型阵列有可能探索新的参数空间低至10千电子伏的暗物质质量。如果这种传感器探测到来自暗物质的反冲,它们固有的方向灵敏度将允许明确识别暗物质信号。
2022-03-09 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Constraining Non-minimal Dark Sector Scenarios with the COHERENT Neutrino Scattering Data
本文利用 COHERENT 的 CsI 与 LAr 相干弹性中微子-原子核散射数据,在单 bin 和多 bin 分析下约束双 Higgs 二重态模型中七种 Abelian 暗区情景的参数空间,并考察淬灭因子影响。
2023-06-08 hep-ex hep-ph
Coherent and Stochastic Axion Dark Matter from Thermal Relaxation
Shanxi Technology and Business University(山西工商学院);Yildiz Technical University(伊尔迪兹理工大学);Walailak University(瓦拉莱克大学);Harbin Institute of Technology(哈尔滨工业大学);Kimyo International University in Tashkent(塔什干基莫国际大学);Istanbul University(伊斯坦布尔大学)
该研究探讨轴子暗物质的热弛豫过程,推导膨胀等离子体中相干场与随机动量模式的演化关系,发现热弛豫决定轴子暗物质的组成、动量分布与输运结构,弱耦合实现可满足暗物质相关观测约束。
2026-08-07 gr-qc hep-ph hep-th
Coherent collective response in many-qubit systems for dark matter detection
Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University(京都大学汤川理论物理研究所);KEK Theory Center(高能加速器研究机构理论中心);The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI(综合研究大学院大学)
提出使用N个叠加态的Ramsey型干涉仪阵列作为传感器探测波状暗物质,信号为检测0和1概率的不平衡,信噪比正比于√N α,灵敏度标度为δα~1/√N,无需纠缠态即可实现大N,在离子阱中N≥10^6时灵敏度可超越现有约束。
2026-07-31 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Simulations of 3-Dimensional Recoil Response to Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering Events in Directional Direct Dark Matter Detectors
本文模拟太阳B-8中微子引起的三维相干弹性中微子-原子核散射事件,发现其核反冲角分布呈环状并具有年度变化,与WIMP信号不同。
2026-06-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Coherent elastic neutrino-nucleus scattering in multi-ton scale dark matter experiments: Classification of vector and scalar interactions new physics signals
对太阳中微子$^8$ B在多吨氙暗物质探测器中引起的相干弹性中微子-核散射(CE $ν$ NS)过程中的新物理信号进行了分类。我们的分析集中在矢量和标量相互作用的有效和轻介质的限制后,考虑到从最近的相干数据和中微子质量出现的约束。在这两种情况下,我们确定了一个区域,在该区域中,仅测量事件谱就足以确定新的物理信号是否与矢量或标量耦合有关。我们也确定了一个区域,需要测量的反冲光谱,以便建立新的相互作用的性质,并分类的光谱特征,使区分矢量标量的情况下。我们证明了新的相互作用的同位旋性质的测量,从而去除同位旋相关的简并是可能的,通过结合独立的测量从两个不同的检测器。我们还评论了正在进行的多吨年氙实验的矢量和标量相互作用的搜索状态。
2019-10-28 hep-ex hep-ph
Eliminating Incoherent Noise: A Coherent Quantum Approach in Multi-Sensor Dark Matter Detection
本研究提出一种利用多量子传感器网络量子相干性的暗物质探测新方案,通过基矢变换操作消除非相干背景噪声,经解析与模拟验证,信号强度随传感器数平方增强、噪声仅线性增长,为下一代暗物质搜寻提供新路径。
2024-10-29 hep-ex hep-ph quant-ph
Neutrino Discovery Limit of Dark Matter Direct Detection Experiments in the Presence of Non-Standard Interactions
相干中微子-核散射的相干合作的检测设置在定量的基础上存在一个不可约的中微子背景的直接检测搜索弱相互作用的大质量暗物质的候选人。这种背景导致了这些实验的最终发现极限:最小暗物质相互作用截面,低于该截面,相干中微子散射产生的事件将模仿暗物质信号,即所谓的\emph{neutrino floor}。在这项工作中,我们研究的非标准中微子相互作用引起的中微子地板在其目前允许的值内的振荡和相干数据的整体分析的修改。通过使用这样的全球分析的全似然信息,我们一贯占的非标准中微子相互作用的相关影响,无论是在物质中的中微子传播,并在其相互作用的检测器。我们量化了它们对未来五个实验的中微子地板的影响:DARWIN(DARWIN),ARGO(Ar),Super-CDMS HV(Ge和Si)和CRESST第三阶段(CaWO $_4$)。定量地,我们发现,在$3σ$水平允许的非标准中微子相互作用可以导致中微子地板的增加高达$\sim 5$的一个因素,相对于标准模型的预期和影响ARGO,CRESST第三阶段和DARWIN实验的预期灵敏度。
2018-07-05 hep-ph
Dark Matter-Neutrino Interconversion at COHERENT, Direct Detection, and the Early Universe
我们研究了一个暗物质(DM)模型,其中主要的耦合到标准模型通过中微子DM标量耦合发生。新的单态标量一般会与可重正化的希格斯门相互作用产生的核/电子耦合。因此,DM粒子$X$可以通过在目标核$\mathcal{N}$:$ X + \mathcal{N} \rightarrow ν+ \mathcal{N}$上散射而转化为中微子,从而在直接检测实验中产生惊人的特征。类似地,DM可以在中微子实验中的中微子散射事件中产生:$ ν+ \mathcal{N} \rightarrow X + \mathcal{N}$,预测实验中的光谱畸变,如COHERENT。此外,该模型允许后期动力学解耦的暗物质与小尺度结构的影响。在低质量,我们发现,相干性和后期动力学解耦产生最强的约束模型,而在高质量的领先的约束来自DM下散射在XENON 1 T和Borexino。未来的改进将来自CE $ν$ NS数据、超低阈值直接探测和罕见的K介子衰变。
2020-05-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Photon enhancement in a homogeneous axion dark matter background
我们研究光子在均匀轴子暗物质背景中的传播。当激发衰变为两个光子的轴子时,光子场在以轴子质量的一半为中心的小带宽内表现出参数不稳定性。我们估计分析增强相干和非相干轴子字段,我们发现,这种效果可能是相关的背景下,miniclusters和星系晕。
2019-03-11 astro-ph.GA hep-ph
Millimeter-wave WISP search with coherent Light-Shining-Through-a-Wall towards the STAX project
本文提出利用相干毫米波在光穿墙实验中搜索质量约10^-4至10^-3 eV的暗光子,阐明相干探测优缺点并探讨单光子传感器,为毫米波轴子STAX实验奠定基础。
2023-05-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Light new physics in coherent neutrino-nucleus scattering experiments
旨在探测相干中微子-核散射的实验提供了在标准模型的几个扩展中探测新的光弱耦合态的机会,例如亚GeV质量的暗物质。在质子与靶的碰撞中,这些态可以与中微子一起产生,如果存在壳层上产生的光介体,它们的产生速率可以提高。我们分析了几个拟议的实验,以光暗物质相互作用的标准模型通过光矢量介体耦合到电磁流的敏感性达到。我们还确定了相应的灵敏度,以无质量的单重中微子型状态与重子数电流介导的相互作用。在这两种情况下,我们观察到,拟议的相干中微子核散射实验,如相干在SNS和CENNS在费米实验室,将有灵敏度远远超出现有的限制。
2015-05-28 hep-ph
Impact of Coherent Neutrino Nucleus Scattering on Direct Dark Matter Searches based on CaWO$_4$ Crystals
大气和太阳中微子相干散射离开目标核将是下一代直接暗物质搜索的重要背景源。在这项工作中,我们专注于钨酸钙作为靶材。为了与现有的作品相比,我们计算中微子地板指示的灵敏度可以达到中微子背景出现之前。此外,我们调查的灵敏度,未来的直接暗物质搜索使用CRESST-II类探测器。扩展以前的工作,我们考虑到可实现的能量分辨率和阈值,以及本调查的β和γ背景。我们表明,探测中微子地板下的WIMP核子截面是可能的$\gtrsim10$千克-年或更高的曝光。在第三部分中,我们表明,使用相同的探测器和背景的大气和太阳中微子的相干中微子核散射的第一次检测是可行的曝光量为$\gtrsim50$千克-年。
2015-03-17 hep-ph physics.ins-det
Meaningful Details: The value of adding baseline dependence to the Neutrino-Dark Matter Effect
研究了中微子与暗物质相互作用对天文中微子味谱的可能影响。在这项工作中,我们报告的结果计算相干中微子。这是用两种不同的中微子暗物质相互作用模型完成的:味态相互作用,如标准模型中的弱相互作用,以及质量态相互作用,这是由某些非标准模型(特别是暗生模型)预测的。结果发现,使用相干分析显着增加了中微子-暗物质相互作用的可探索的参数空间。然而,相干天文中微子的探测对实验学家提出了一个重大挑战,因为这样的探测需要将能量分辨率提高至少六个数量级,在天文距离测定方面也有类似的改进。
2019-04-12 astro-ph.HE hep-ph
Condensate of Massive Graviton and Dark Matter
我们在无重影的双引力理论中研究相干振荡的大质量引力子。这种相干场可以解释为大质量引力子的凝聚。我们首先定义了弯曲时空中相干质量引力子的有效能量动量张量。然后,我们研究了宇宙的背景动力学和宇宙结构的形成,包括相干的大质量引力子的影响。我们发现大质量引力子的凝聚体表现为宇宙中的一种暗物质成分。从几何的观点来看,凝聚体被视为时空各向异性。因此,在我们的假设中,暗物质是由时空的微小变形产生的。我们还讨论了时空各向异性的产生,并发现一个原始起源的河外磁场可以产生足够的暗物质。
2018-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
WIMP Meets ALP: Coherent Freeze-Out of Dark Matter
Cornell University(康奈尔大学)
本文研究了WIMP与ALP通过二次耦合相互作用的宇宙学历史,发现相干前向散射导致温度依赖的质量移位,改变了WIMP冻结和ALP不对称动态,提出了一种新的相干冻结机制。强温度下,WIMP热浴自发打破ALP势能对称性,使场移至新真空,从而降低WIMP有效质量并延迟其冻结。根据耦合强度,对称性恢复通过一级相变或交叉。在一级相变中,暗物质仅由WIMP组成,其延迟冻结允许湮灭截面比标准值高三个数量级,但仍产生正确 relic 密度。在交叉中,WIMP和ALP均可贡献暗物质。发现ALP奇迹:Planck 抑制的二次耦合使ALP丰度与观测暗物质密度相当,与初始位移和质量无关。
2026-04-28 astro-ph.CO hep-ph
Coherence from interference: a solvable model of sub-GeV dark matter-nucleus scattering
University of California San Diego(加州大学圣地亚哥分校)
研究暗物质与原子核相互作用从相干散射到非相干散射的过渡问题,采用一维N格点晶格模型精确计算暗物质散射,揭示相干与非相干散射区别及动量守恒约束变化,获三维晶体中相关计算的定量验证。
2026-07-29 hep-ex hep-ph
Unimodular bimode gravity and the coherent scalar-graviton field as galaxy dark matter
广义规范不变性/相对论的显式破坏被认为是引力性质的暗物质和暗能量的起源。违反当地的规模不变性单独,与剩余的么模,被认为是。除了四体积保持变形模式-横向张量引力子-度规包括一个压缩模式-标量引力子,或systolon。一致地给出了双模/标量张量引力的么模不变和广义协变度量理论。为了减少该理论的原始模糊性,施加了动力学全局对称性,并揭示了其随后的自发破缺。静态球对称的情况下,在空的,但可能的起源,空间进行了研究。构造了一个描述一种新的静态空间结构--暗空隙的三参数解。它具有引力禁闭的性质,在其外围具有对数引力势,并导致渐近平坦的转动曲线。暗陷隙是一个起源于黑洞中心的超大质量暗裂缝(标量修正的黑洞),周围环绕着一个核心暗晕。暗陷隙是星系的一个原型模型,它包含了对非引力物质分布和非球面性或旋转的最终解释。
2012-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutrino Coherent Scattering Rates at Direct Dark Matter Detectors
中子引起的反冲事件可能构成直接暗物质搜索的背景,特别是对于那些努力达到吨级或更高的探测器。本文讨论了由于几个最重要的来源,包括太阳,大气和弥漫超新星中微子预期的中微子诱导的背景光谱。最大的速率来自$^8$ B产生的太阳中微子,在最重的核目标的所有反冲能量上,每吨年提供超过$\sim 10^3$事件。然而,预计这些$^8$ B事件中的大多数将低于现代探测器的反冲阈值。只有当WIMP-核子截面小于$10^{-12}$ pb时,剩余的中微子源才能构成WIMP诱导反冲率的背景。最后讨论了非电子中微子对扩散超新星中微子通量的敏感性,并将预测的通量极限与现有的通量极限进行了比较。
2009-10-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Theory Calculations for LDMX and LOHENGRIN beyond Coherent Bethe-Heitler Scattering
Bethe Center for Theoretical Physics & Physikalisches Institut der Universität Bonn(波恩大学理论物理贝特中心与物理研究所);Max Planck Institute for Physics(马克斯·普朗克物理研究所)
针对LDMX、DarkSHINE和LOHENGRIN实验,计算了暗光子产生过程中所有实辐射过程的微分截面至电磁精细结构常数三阶和动力学混合参数四阶,并讨论了虚暗光子贡献及对信号预测的影响。
2026-06-19 hep-ex hep-ph
Searching for Dark Matter- Theoretical Rates and Exclusion Plots due to the Spin
最近的WMAP数据证实了奇异的暗物质和真空能量(宇宙学常数)在扁平宇宙中占主导地位。暗物质成分的性质在被直接探测到之前无法确定。粒子物理学的最新发展提供了许多候选者作为暗物质的成分,称为弱相互作用大质量粒子(WIMPs)。由于它们的相互作用很弱,能量也很低,所以它们不能激发目标,只能通过测量反冲核来检测。对于所有的WIMP,包括最流行的候选者,最轻的超对称粒子(LSP),相关的截面产生以下机制:i)相干模式,由于标量相互作用。ii)电荷相干模式,只有质子的贡献,在最近的情况下,隐蔽的暗物质的场景和iii)自旋的贡献所产生的轴向电流。在本文中,我们将集中在自旋的贡献,这可能是重要的,特别是对轻目标。
2009-12-17 hep-ph
Resolving the LMA-dark NSI degeneracy with coherent neutrino-nucleus scattering
在存在非标准中微子相互作用(NSI)的情况下,中微子振荡数据存在简并性,这涉及到混合角${θ_{12}}$的八分圆翻转和中微子质量排序的类型.在这篇文章中,我们根据最近的相干弹性中微子-核散射(CE $ν$ NS)的相干实验数据,重新审视这种简并的状态。对于上夸克和下夸克的一般相对耦合,最新的数据在$2σ$水平上不利于简并,但仍保持在较高的置信水平。我们研究了未来CE $ν$ NS测量的要求,以解决具有高显著性的简并性。我们发现,测量涉及电子和μ子中微子的味道和目标的中子质子比接近1是必需的。例如,在欧洲空间源的一个硅靶实验中,对于上夸克和下夸克的任意相对耦合,可以在超过$4σ$的条件下解决简并度。
2021-02-23 hep-ex hep-ph nucl-ex
New Limits on Charged Dark Matter from Large-Scale Coherent Magnetic Fields
我们研究了带电的暗物质与磁化的螺旋星系星际介质(ISM)的相互作用。对于所观察到的有序分量的字段,$B\sim μ$ G,我们发现,累积的洛伦兹之间的相互作用的带电粒子和ISM将提取一个订单单位分数的磁盘角动量在几个Gyr银河寿命,除非$q/e \lesssim 10^{-13\pm 1}\,m\,c^2/$ GeV,如果所有的暗物质是带电的。如果暗物质中只有质量分数为$f_{\rm qdm}\gtrsim0.13$的物质是带电的,那么这个束缚就会被$f_{\rm qdm}^{-1/2}$因子削弱。这里$q$和$m$是暗物质粒子的质量和电荷。如果$f_{\rm qdm}\approx1$,则该界限不包括通过$m \lesssim$ TeV/ $c^2$的冻结机制产生的带电暗物质。这个由银河系参数得到的关于$q/m$的界限是粗略的,并不是基于任何精确的经验检验。然而,这一界限非常强,应能激发进一步的工作,以便更好地模拟带电暗物质与星系和星系团中有序和无序磁场的相互作用;根据对角动量交换的更好估计,对带电暗物质的存在进行精确的测试;也更好地理解带电暗物质如何改变磁场的增长,以及星系、星系群和星系团的形成和相互作用的历史。
2019-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Coherent Self-Interactions of Dark Matter in the Bullet Cluster
本文研究了暗物质在子弹星系团中的中等程自相互作用,发现暗物质密度梯度会导致碰撞速度改变或暗物质与星系分离,结合超微弱矮星系和Abell 370的观测,设定了低于约10 kpc范围内最强约束。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Bosonic Coherent Motions in the Universe
我们简要回顾了基本自旋0玻色子作为玻色子相干运动在宇宙中的作用。基本的自旋0玻色子有可能解释重子数的产生、冷暗物质(CDM)通过电子自旋、暗能量和暴胀。其中,在这里,我们专注于CDM的可能性,因为它可以用目前的实验技术进行实验测试。我们还简要地评论了自旋0玻色子的其他作用。
2014-10-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark NSI & neutrino oscillations : probing via $δ_{CP}$ measurements at DUNE and T2HK
Tezpur University(特佐普尔大学);G.L. Choudhury College(G.L.乔杜里学院)
本文研究了暗物质非标准相互作用对中微子振荡及CP破坏测量的影响,探讨了DUNE和T2HK实验在缓解暗NSI退化和增强CP敏感性中的作用。
2026-01-08 hep-ph
Coherent scattering and macroscopic coherence: Implications for neutrino, dark matter and axion detection
我们研究的问题是,相干中微子散射是否可以发生在宏观尺度上,导致显着增加的检测截面。我们集中讨论中微子在原子电子(或导体中的自由电子)上的辐射散射。只要净电子反冲动量(即来自中微子的动量转移减去发射光子的动量)足够小,这样的过程就可以是相干的。辐射过程是一个有吸引力的可能性,因为发射的光子的能量可以与传递到电子系统的动量一样大,因此可以避免检测极低能量反冲的问题。宏观相干性的要求严格限制了散射粒子和发射光子可用的相空间。我们表明,在通常的弱中性电流和带电电流的相互作用介导的散射的情况下,这导致了强烈的抑制的基本截面,因此宏观相干性的要求的结果在减少,而不是增加的总检测截面。然而,对于由中微子介导的$νe$散射,磁或电偶极矩相干效应实际上可以提高检测率。宏观相干性的影响也可以允许在100 eV -几keV的能量范围内检测中微子,这是目前实验无法达到的。类似的相干增强机制可以用于暗区的相对论粒子,但不适用于传统认为的非相对论性暗物质。
2018-08-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Ultralight Scalar Dark Matter with Off-Diagonal Flavor Couplings
Beihang University(北京航空航天大学);Peking University(北京大学)
研究超轻标量暗物质通过非对角味耦合影响标准模型参数,推导夸克质量及CKM参数振荡修正,结合精确实验数据约束味违反耦合强度。
2026-03-18 hep-ph