Light Higgs searches at the LHC using jet substructure
人们普遍认为，在WH和ZH通道中寻找轻希格斯玻色子（质量约为120 GeV），在那里H衰变为$b\bar{b}$，在LHC中将是非常具有挑战性的。这些程序描述了如何通过使用subjet分析程序在高$p_t$下将该通道恢复为有希望的搜索通道。
2009-06-26 hep-ph
Jet Substructure Templates: Data-driven QCD Backgrounds for Fat Jet Searches
QCD通常是新物理研究的主要背景，而喷流子结构提供了一个有用的处理。由于与建模这种背景相关的挑战，数据驱动的方法是必要的。本文提出了一种新的方法来确定QCD预测使用模板-概率分布函数射流子结构属性的运动输入的函数。模板可以从控制区域中提取，然后用于计算信号区域中的背景分布。使用蒙特卡罗，我们说明了两个案例研究的过程，并表明模板方法有效地模拟相关的QCD背景。这项工作有力地推动了这些技术在LHC数据中的应用。
2014-10-20 hep-ex hep-ph
Constraining Dark Matter Substructure With Gaia Wide Binaries
我们使用一个目录的恒星双星与广泛的分离（高达1 PC）确定的盖亚卫星限制银河系内的扩展子结构的存在。加热的二进制通过反复遇到的子结构的结果在一个特征分布的二进制分离，允许约束被放置独立的宽二进制的形成机制。在广泛的次晕密度分布，我们表明，次晕的质量$\gtrsim 65 \ M_\odot$和特征长度尺度类似于这些宽的二进制分离不能弥补100%的银河系的暗物质。约束减弱的subhalos具有较大的长度尺度，并依赖于它们的密度分布。对于这样大的subhalos，更高的中心密度导致更强的约束。密度分布与冷暗物质的密度分布相似的暗晕，其密度必须至少是模拟预测的$\sim 5,000$倍，才能受到宽双星目录的约束。
2022-09-16 astro-ph.GA hep-ph
Composite Octet Searches with Jet Substructure
许多具有强相互作用扇区的新物理模型预言了最轻矢量介子和最轻赝标介子之间的质量等级。我们研究的权力，喷气子结构工具，以延长7 TeV的LHC的灵敏度，这些新的状态的情况下，QCD八重介子，考虑两个胶子和两个b-喷气衰变模式的赝标介子。我们开发了一个简单的dijet搜索只使用的射流质量和一个更复杂的射流子结构分析，这两者都可以发现复合八位体的dijet样签名。这个范围取决于矢量介子和赝标介子之间的质量等级。我们发现，对于赝标量矢量介子质量比低于约0.2的简单的喷流质量分析提供了最好的发现限制;对于0.2和QCD类值0.3之间的比率，复杂的喷流子结构分析具有最好的发现潜力;对于约0.3以上的比率，标准的四喷流分析是更合适的。
2011-07-18 hep-ph
LHC searches for heavy neutral Higgs bosons with a top jet substructure analysis
在一般双Higgs模型下，研究了重$CP$ -奇希格斯玻色子$A$和重$CP$ -偶希格斯玻色子$H$的LHC搜索.具体而言，我们考虑通过$b \bar b$或$t \bar t $相关的生产渠道的$A/H\to t \bar t $的衰减模式。在所谓的“排列极限”的两个希格斯偶线模型，这种衰变模式可以是最主要的一个。通过使用HEPTopTagger和多变量分析方法，我们给出了在高亮度LHC运行中通过这些通道对$CP$ -奇希格斯玻色子$A$和$CP$ -偶希格斯玻色子$H$的搜索灵敏度.
2016-05-15 hep-ph
Dark Disk Substructure and Superfluid Dark Matter
暗物质子结构具有区分大类暗物质模型的潜力。考虑到这一点，我们构建新的解决方案的运动方程的管理凝聚暗物质候选人，即轴子玻色-爱因斯坦凝聚体和超流体。这些解沿一个轴高度压缩，因此具有盘状几何形状。我们讨论了这些解的线性稳定性，考虑了作为大尺度暗盘或小尺度子结构的天体物理意义，并发现了强引力透镜的特征信号。这增加了越来越多的工作，表明暗物质亚结构的形态是暗物质性质的有力探针。
2019-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Implications of Milky Way Substructures for the Nature of Dark Matter
我们研究了如何间接观察银河系中的暗物质子结构，利用最近的恒星流研究，转化为不同的暗物质模型的约束。特别是，我们使用的测量数量的黑暗subhalos在质量范围$10^7-10^9\,{\rm M_{\odot}}$约束修改subhalo质量函数相比，冷暗物质的情况。我们分别得到了暖暗物质和模糊暗物质粒子质量的下界$m_{\rm WDM} > 3.2\,{\rm keV}$和$m_{\rm FDM} > 5.2\times 10^{-21}\,{\rm eV}$。当暗物质耦合到一个黑暗的辐射浴，我们发现，动力学解耦必须发生在温度高于$T_{\rm kd} > 0.7\,{\rm keV}$。我们还讨论了恒星流观测的未来前景。
2020-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Tagging a jet from a dark sector with Jet-substructures at colliders
如果暗扇区是在一个封闭的隐规范群下带电的，那么暗扇区的现象就变得复杂了。在这种模型中，在高能对撞机上产生的暗部分子簇射并强子化为暗介子团。暗介子然后衰变为可见粒子，并产生类似喷流的信号，在这项工作中被称为“暗喷流”。暗喷流的对撞机信号依赖于暗介子的性质。例如，一个有限寿命的暗介子将提供位移的顶点或位移的径迹，因此人们可以用这些位移的物体来标记暗喷流。然而，如果暗介子的寿命是碰撞可忽略的（太短而不能表现出位移的顶点），那么将很难区分暗喷流和SM QCD喷流。在这项工作中，我们提出了一个新的标记策略，以确定暗喷从QCD背景。这种策略是基于射流子结构分析。我们研究了各种射流子结构变量，并找出具有良好的判别能力的变量。我们的结果表明，通过结合多个喷注子结构变量，可以区分暗喷注和QCD背景，从而提高了对撞机暗扇形搜索的灵敏度。
2020-04-19 hep-ph
LHC searches for the CP-odd Higgs by the jet substructure analysis
在一般的双希格斯偶态模型下，研究了CP奇希格斯玻色子（质量从300 GeV到1 TeV）的LHC搜索。随着125 GeV希格斯玻色子在LHC的发现，我们强调了一个有前途的发现渠道的hZ。在一般的双Higgs模型中，当全局信号拟合到125 GeV的希格斯玻色子时，这个通道变得很重要。在双希格斯玻色子模型中，两个CP偶希格斯玻色子玻色子的共同质量为125 GeV的情况下，这一点尤为重要。由于末态包含了标准模型的希格斯玻色子，为了充分消除标准模型的背景，我们对胖Higgs喷流进行了喷流子结构分析。在进行运动学切割后，我们提出了LHC的搜索灵敏度CP奇希格斯玻色子的质量高达1 TeV通过这个通道。
2014-10-29 hep-ex hep-ph
Deep Learning the Morphology of Dark Matter Substructure
强引力透镜是研究暗物质晕结构的一个很有前途的方法。深度学习方法有可能准确识别包含子结构的图像，并将WIMP暗物质与其他动机良好的模型区分开来，包括暗物质凝聚物和超流体的涡旋子结构。这对未来确定暗物质的真实性质至关重要。我们实现了，第一次，分类方法来识别暗物质子结构的基础上模拟强透镜图像与不同的子结构。利用在模拟图像集上训练的卷积神经网络，我们证明了深度神经网络可靠区分不同类型的暗物质子结构的可行性。随着LSST即将推出，预计将有数千张强透镜图像，我们预计监督和无监督深度学习模型将在确定暗物质的性质方面发挥关键作用。
2019-09-16 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Gamma rays from the neutralino dark matter annihilations in the Milky Way substructures
高分辨率模拟显示，在冷暗物质的情况下，结构形成的层次和大量的子结构生存在星系晕。如果子结构通过暗物质湮灭发射伽马射线，就可以探测到。在标准模型的最小超对称扩展框架下，计算了银河系次结构中暗物质湮灭的γ射线通量。从低能超对称性，特别是从子结构中的暗物质的密度分布的预测的不确定性进行了仔细的研究。计算在任何给定通量以上发射伽马射线的子结构的累积数目。从子结构的γ射线的可探测性进行了讨论。我们提出了通过地面大视场探测器探测这些信号的可行性。
2006-01-10 astro-ph hep-ph
The LHC searches for heavy neutral Higgs bosons by jet substructure analysis
双希格斯偶态模型包含额外的希格斯玻色子玻色子，质量范围从几百GeV到大约1 TeV。我们研究了在未来的高亮度LHC运行中可能的实验搜索中性希格斯玻色子的$A$和$H$。除了传统的搜索模式的灵感来自超对称模型，我们讨论了两个搜索模式，这是以前没有完全解决。它们是$A\to hZ$和$A/H \to t \bar t$的衰变模式。由于对类SM希格斯玻色子玻色子和顶夸克的标记增强对象的技术，我们显示了质量达到$\sim{\cal O}(1)\,\TeV$的重中性希格斯玻色子玻色子的改进质量。这里提出的模式是补充传统的实验搜索的MSSM的动机。
2016-11-24 hep-ex hep-ph
Substructure Boosts to Dark Matter Annihilation from Sommerfeld Enhancement
最近引入的索末菲增强的暗物质湮灭截面的探测暗物质湮灭在星系晕的subhalos有重要的意义。除了这些次晕相对于主晕的高密度对暗物质湮灭截面的推动之外，索末菲增强导致的额外推动是因为它们在运动学上比星系晕更冷。如果我们进一步相信CDM的一般预测，在每个subhalo有一个丰富的子结构，这是近似自相似的星系晕，然后我表明，额外的推动来自这些小的子结构的密度增强和它们的小速度色散增强暗物质湮灭截面甚至进一步。我发现，非常大的提升因子（$10^5$到$10^9$）是在一个大类的模型中获得的。这些助推因子对探测星系晕中矮球状星系的暗物质湮灭的影响是这样的，一般来说，它们比背景伽马射线通量更亮，可以被费米伽马射线太空望远镜探测到。
2009-04-22 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
The Galactic positron flux and dark matter substructures
本文在超对称框架下计算了银河系暗物质湮灭产生的正电子流，并考虑了暗物质子结构对正电子流的增强。在一个现实的数值模型GALPROP中求解了正电子在银河系磁场中的传播。在GLAPROP模型中重新计算了次级正电子通量。当采用尖点密度剖面时，次级产物和暗物质湮灭产生的正电子总通量与HEAT数据拟合较好。
2007-04-16 astro-ph hep-ph
Prospects for Detecting Dark Matter Halo Substructure with Pulsar Timing
现代宇宙学的一个悬而未决的问题是暗物质晕及其子结构的性质和特性。本文研究了暗物质子结构对脉冲星计时观测的引力效应。由于毫秒双星是稳定和精确的发射体，它们被认为是探测暗物质结构引力效应的可行天体物理工具。我们通过夏皮罗时间延迟（或综合萨克斯-沃尔夫（ISW）效应）和多普勒效应统计研究了这种对脉冲星计时的影响，表明后者在信号中占主导地位。对于这项任务，我们将脉冲星频率变化的功率谱与小尺度上的物质功率谱联系起来，我们使用稳定的聚类假设来计算。我们比较这个功率谱与当前和未来的观测脉冲星定时设计的引力波（GW）检测。我们的研究结果表明，虽然目前的观测无法检测到这些信号，但即将到来的平方公里阵列（SKA）的灵敏度仅比我们乐观的预测弱几分之一。
2011-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Gamma-ray signatures of annihilation to charged leptons in dark matter substructure
由于它们的高浓度和小的内部速度，银河系的暗晕至少可以和光滑的暗晕一样重要，因为它们可以解释通过暗物质湮灭产生的GeV正电子过剩。在展示了如何在各种情况下，包括在索末菲模型中实现这一点后，我们证明，在这种情况下，由子结构中产生的电子和正电子产生的扩散逆康普顿发射导致接近费米所看到的各向同性GeV伽马射线背景水平的近各向同性信号。此外，我们表明，HESS宇宙射线电子测量可以用来约束多TeV的内部韧致辐射γ射线所产生的湮灭带电轻子。
2010-08-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Don't be left in the dark: Improving LHC searches for dark photons using lepton-jet substructure
暗光子的对撞机信号是对新规范力的一个令人兴奋的探测，其特征是伴随着增强的轻子喷流的事件。现有的技术是有效的，在寻找μ轻子喷流，但由于大量的背景有困难约束轻子喷流只包含电子。这是不幸的，因为即将到来的强度前沿实验是敏感的暗光子质量，只允许电子衰变。分析最近提出的动力学混合模型，与新的标量粒子衰变成暗光子，我们发现，现有的电子射流技术可以大大改善。我们表明，使用轻子喷流子结构变量，与提升决策树，提高了背景拒绝，显着增加了大型强子对撞机的达到暗光子在该区域的参数空间。
2017-03-10 hep-ex hep-ph
Improving Heavy Dijet Resonance Searches Using Jet Substructure at the LHC
本文利用喷注子结构区分胶子喷注与夸克喷注，以提升LHC全强子末态中重双喷注共振搜寻的灵敏度和新共振鉴别能力，并展望其在HL-LHC、HE-LHC及未来100 TeV强子对撞机上的应用。
2024-06-11 hep-ex hep-ph
Constraints on Dark Matter from Dynamical Heating of Stars in Ultrafaint Dwarfs. Part 2: Substructure and the Primordial Power Spectrum
提出通过超微弱矮星系中恒星动力学加热效应探测暗物质子结构的新方法，对短距离尺度的原初功率谱和暗物质等曲率扰动设定了最强约束，并限制了多种inflation和暗物质模型。
2024-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Inferred Evidence For Dark Matter Kinematic Substructure with SDSS-Gaia
我们使用SDSS-Gaia DR 2中吸积星的分布来证明银心半径为7.5-10 kpc和$|z| > 2.5$ kpc的暗物质晕的非平凡部分处于子结构中，因此可能不处于平衡状态。使用混合似然分析，我们分离的贡献，一个老的，各向同性的恒星晕和一个年轻的各向异性人口。后者占主导地位，是统一的区域内研究。它可以被解释为高度径向轨道上被破坏的大质量卫星的潮汐碎片，并且与最近研究的越来越多的证据相一致。追踪这种合并产生的潮汐碎片的模拟发现，暗物质追踪其恒星对应物的运动学。如果是这样的话，我们的研究结果表明，附近的暗物质晕的一个组成部分，是由发光的卫星是在运动学的子结构称为泥石流。这些结果挑战了标准的晕模型，这是不一致的分布恢复从恒星数据，并有重要的影响直接检测实验的解释。
2019-07-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Observability of Dark Matter Substructure with Pulsar Timing Correlations
小尺度下的暗物质亚结构目前是弱约束的，对它的研究可能有助于揭示暗物质的本质。本文研究了暗物质子结构的引力效应对脉冲星定时阵列中脉冲星相位测量的影响。由于几年来观测到的脉冲相位的稳定性，地球-脉冲星系统周围的暗物质子结构可以在引力多普勒和夏皮罗延迟中留下可辨别的特征。我们计算了一般暗物质子结构引起的脉冲星相位相关，并对一些模型，如单色原始黑洞（PBH）和冷暗物质（CDM）的NFW subhalos项目的限制。这项工作扩展了我们以前的分析，侧重于静态或单一的过境事件，多个过境事件的随机分析。我们发现，随机相关性，在一个PTA类似的平方公里阵列（SKA），是唯一强大的约束subhalos轻$\sim 10^{-13}~M_\odot$，浓度低的标准CDM预测。
2020-05-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improving sensitivity of vectorlike top partner searches with jet substructure
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Indian Institute of Science Education and Research, Knowledge City, Sector 81, S. A. S. Nagar, Manauli PO 140306, Punjab, India（印度科学教育研究所旁遮普邦分校）；The Institute of Mathematical Sciences（数学科学研究所）
研究通过喷注子结构技术提高向量样顶子伙伴与标准模型顶夸克关联生产在高能物理中的灵敏度，采用多种衰变模式和喷注簇分技术提升信号识别能力。
2026-03-28 hep-ex hep-ph
Astrometric Weak Lensing with Gaia DR3 and Future Catalogs: Searches for Dark Matter Substructure
本研究利用Gaia DR3数据通过匹配滤波分析搜寻银河系暗物质子晕的天体测量弱引力透镜信号，排除了特定质量尺度的高占比子结构，预测了Gaia DR4的探测能力并提出堆叠星-星透镜的新技术。
2024-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark matter substructures affect dark matter-electron scattering in xenon-based direct detection experiments
最近的巡天观测发现了大量的恒星子结构。极有可能存在与这些恒星子结构对应的暗物质（DM）。我们研究了双相氙实验中DM子结构对电子反冲（ER）直接探测（DD）率的影响。我们已经利用了LAMOST调查的结果，并在我们的分析中考虑了一些基准子结构。假设这些子结构构成局部DM密度的$\sim 10\%$，我们研究了DM-电子散射截面的发现极限，考虑1千克-年暴露和1，2，3电子阈值。利用该暴露和阈值，可以观察所考虑的DM子结构对于当前允许的参数空间的效果。我们还探讨了这些实验在解决DM子结构分数的灵敏度。对于所有考虑的情况下，我们观察到，DM具有质量$\mathcal{O}(10)\,$ MeV有一个更好的前景，解决子结构分数相比，$\mathcal{O}(100)\,$ MeV规模DM。我们还发现，在目前允许的DM-电子散射截面，这些实验可以解决的子结构分数（提供它有一个不可忽略的贡献，本地DM密度）具有良好的精度为$\mathcal{O}(10)\,$兆电子伏DM质量与一个电子阈值。
2023-03-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Decoding Dark Matter Substructure without Supervision
暗物质的身份仍然是当今物理学中最紧迫的问题之一。虽然在过去的半个世纪里，人们提出了许多有希望的暗物质候选者，但迄今为止，暗物质的真实身份仍然难以捉摸。虽然有可能在众多候选者中有一个可能是暗物质，但至少同样可能的是，正确的物理描述还没有被提出。为了应对这一挑战，机器学习的新应用可以帮助物理学家从理论不可知论的角度深入了解暗区。在这项工作中，我们展示了使用无监督机器学习技术来推断子结构的存在下，在暗物质晕使用星系-星系强透镜模拟。
2021-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Substructure of fuzzy dark matter haloes
通过求解与质量相关的势垒函数的偏移集问题，导出了模糊暗物质的晕质量函数。我们发现，与Sheth-Tormen HMF的FDM方法相比，我们的方法具有更高的截止质量，并且截止质量随红移的变化不太强烈。使用合并树构造与修改后的版本的莱西和科尔形式主义，占抑制小尺度功率和FDM晕的尺度依赖性的增长和半解析GALACTICUS代码，我们研究了统计的晕子结构，包括从动态摩擦和潮汐剥离的影响。我们发现，如果暗物质是冷暗物质（CDM）和FDM的混合物，则在小尺度上会对晕子结构产生抑制，这可能能够解决纯CDM模型所面临的缺星问题。随着FDM分数的增加或FDM质量的减少，抑制变得更强。因此，它可以用于约束FDM模型。
2016-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Spur and the Gap in GD-1: Dynamical evidence for a dark substructure in the Milky Way halo
我们提出了一个模型的GD-1恒星流的相互作用与一个大规模的扰动，自然解释了许多观察到的流功能，包括一个差距和离流马刺的恒星。该模型涉及到一个快速相遇的冲动，之后该流在不同的轨道能量下生长出一个恒星环。在特定的视角下，这个环看起来偏离了水流轨迹。毛刺和间隙特征的定量比较倾向于扰动物在$10^6\,\rm M_\odot$至$10^8\,\rm M_\odot$质量范围内的模型。回溯时间的轨道积分显示，这股气流的相遇不可能是由任何已知的具有确定轨道的球状星团或矮星系引起的，质量、大小和撞击参数的争论也表明，它不可能是由银河系盘中的分子云引起的。对于这种间隙-突刺结构，最合理的解释是与暗物质子结构的相遇，就像LCDM宇宙学中预测的那些填充星系晕的暗物质。然而，在这个质量范围内和银河系的这一部分，LCDM暗晕的预期密度比GD-1扰动的推断密度低$2-3\,σ$。这一观测开启了一种可能性，即对流的详细观测可以测量暗物质子结构的质谱，甚至可以识别星系晕中的单个子结构及其轨道。
2019-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Bayesian Forecasts for Dark Matter Substructure Searches with Mock Pulsar Timing Data
暗物质的子结构，如原始黑洞（PBH）和轴子微团簇，由于引力效应，可以在脉冲星定时阵列（PTA）测量中引起相移。为了获得一个更现实的预测，这样的模型的暗物质与PTA的可探测性，我们提出了一个贝叶斯推断框架来搜索PBH产生的相移和模拟PTA数据进行分析。对于大多数PBH质量的暗物质丰度的限制同意与以前的（频率论）分析（没有模拟数据）$\mathcal{O}(1)$因素。这进一步激发了利用平方公里阵列对质量范围从$10^{-8}\,M_{\odot}$到远高于$10^2\,M_{\odot}$的PBH（和密集的小尺度结构）的专门搜索。此外，利用更乐观的定时参数集，预测未来的PTA将PBH约束到$10^{-11}\,M_{\odot}$。最后，我们讨论了背景的影响，如超大质量黑洞合并，探测前景，建议未来的计划，以分离暗物质信号从其他天体物理来源。
2021-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Jet Substructure from Dark Sector Showers
我们研究的鲁棒性对撞机现象学预测的暗部的情况下，QCD的性质。在大型强子对撞机上暗夸克的成对产生可能会产生各种各样的签名，这取决于新物理模型的细节。一个特别具有挑战性的信号时，即时生产诱导部分子簇射，产生高多样性的准直暗强子与随后的衰变到标准模型强子。末态包含喷流，喷流的子结构编码了它们的非QCD起源。这是强耦合超出标准模型动力学的一个相对微妙的特征，因此，分析中必须包含系统误差，以说明在对信号建模时所做的近似。我们估计理论上的不确定性的一个典型的子结构观测设计的规范结构的基础对象，两点能量相关器$e_2^{(β)}$，通过计算包络之间的图解解析分布和数值结果从皮提亚。我们探讨了在量子色动力学背景下，当禁闭尺度、色数、味数和暗夸克质量变化时的可分性。此外，我们调查固有的不确定性建模暗扇区强子化。简单的估计提供量化的能力，以区分这些黑暗的部门喷流压倒性的QCD背景。这样的搜索将受益于理论的进步，以改善预测，并增加统计使用的数据收集在高光度LHC。
2022-06-06 hep-ph
First Results on Dark Matter Substructure from Astrometric Weak Lensing
暗物质（DM）的低质量结构预计将完全没有发光区和重子。正是因为缺乏重子反馈，银河系的小尺度子结构是一个相对原始的试验场，可以用来发现亚星系尺度上的DM微观物理学和原始涨落。在这项工作中，我们报告的结果，从第一次搜索银河系DM subhalos与时域天体测量弱引力透镜。分析的基础上匹配的过滤器模板的本地透镜校正的恒星在麦哲伦星云的自行。我们描述了一个数据分析管道，详细介绍了样本选择，背景减除，处理离群值和其他系统。对于暂定的候选镜头，我们确定了一个签名的基础上，可以明确地确认DM镜头的存在，开辟了强大的发现潜力与完整的时间序列数据的前景异常视差模板。我们提出了我们的约束子结构分数$f_l \lesssim 5$在90% CL（和$f_l \lesssim 2$在50% CL）的紧凑型透镜半径$r_l < 1\,\mathrm{pc}$，最佳的灵敏度达到周围的$10^7$ - $10^8\,M_\odot$的透镜群众$M_l$。预计未来天体测量数据集的参数将得到改进;到任务结束时，$Gaia$可以为这些大质量点状物体达到$f_l \lesssim 10^{-3}$，并对$\mathcal{O}(1)$子结构部分的较轻和/或更长的subhalo敏感。
2020-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Fine-grained dark matter substructure and axion haloscopes
本研究开发了精细轴子暗物质子结构模型，发现该子结构在轴子晕镜实验中不仅可探测，且在高频率分辨率下能增强轴子可探测性，推动高分辨率数据分析以揭示QCD轴子证据。
2025-09-18 astro-ph.CO hep-ph
The dark matter component of the Gaia radially anisotropic substructure
我们研究的径向各向异性的恒星星族最近在盖亚数据中确定的暗物质组件的属性，使用磁流体动力学模拟银河系的光环从御夫座项目。我们确定了10个模拟星系，大致匹配的旋转曲线和银河系的恒星质量。其中四颗的各向异性恒星星族让人想起盖亚结构。我们发现这个人口在太阳附近的暗物质质量分数和它的轨道各向异性之间的反相关。我们估计当地的暗物质密度和速度分布的晕和各向异性的恒星星族，并使用它们来模拟在未来的氙和锗的直接探测实验中预期的信号。我们发现包含径向各向异性恒星星族的类银河晕的暗物质晕积分符合广义麦克斯韦分布。对于暗物质粒子质量低于约10 GeV，直接检测排除限制的模拟晕与各向异性恒星星族显示出温和的转变，向较小的质量相比，普遍采用的标准晕模型。
2020-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Exploring Jet Substructure in Semi-visible jets
半可见的喷流出现在强烈相互作用的暗区，其中部分子演化包括暗区排放，导致喷流与缺少的横向动量重叠。半可见喷流的实现是使用Pythia隐谷模块来复制QCD扇区淋浴。在这项工作中，几个喷注子结构观测已被检查比较半可见喷注和轻夸克/胶子喷注。这些比较是使用半可见喷流（信号）中不同的暗强子分数进行的。极端的情况下，信号包括完全黑暗的强子或可见的强子提供了一个机会，以了解在这些比较中采用的特定的暗簇射模型的效果。我们试图解耦的行为，由于固有的半可见的射流属性，从模型依赖性，由于存在只有一个黑暗的淋浴模型，如上所述的射流子结构可观的。
2021-04-13 hep-ex hep-ph
Sommerfeld-Enhanced Annihilation in Dark Matter Substructure: Consequences for Constraints on Cosmic-Ray Excesses
在暗物质（DM）的模型与Sommerdos增强的湮灭，其中的湮灭率的比例为速度的倒数，DM结构形成的N体模拟表明，当地的湮灭信号可能占主导地位的小，密集，冷的subhalos。这与通常假设的信号来自平滑DM晕形成对比，具有高得多的速度色散。占当地的子结构修改的参数空间，索末菲增强湮灭DM可以解释的PAMELA和费米过剩。来自内星系和宇宙微波背景的限制被削弱，而不会引入新的张力与子结构相关的限制，如矮星系或各向同性伽马射线研究。有了子结构，以前排除的介质质量约1-200 MeV的参数区域现在很容易被允许。对于O（MeV）介质，在特定范围内的主机晕质量的subhalos可能会蒸发，进一步抑制扩散信号，而不影响在银河系的子结构。
2012-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Close Pulsar Pairs See Dark Matter Substructure through the Gravitational-Wave Background
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文提出利用亚秒差距间距的脉冲星对抑制引力波背景噪声，从而显著提升对暗物质亚结构的探测灵敏度，并指出球状星团可提供此类脉冲星对。
2026-10-02 astro-ph.CO hep-ph
On the Power Spectrum of Dark Matter Substructure in Strong Gravitational Lenses
研究宇宙中最小的自束缚暗物质结构可以为暗物质的基本粒子性质提供重要线索。银河系尺度的强引力透镜效应提供了一种独特的方法来探测和表征银河系宇宙学距离上的暗物质亚结构。在冷暗物质（CDM）的范例内，透镜星系内的低质量subhalos的数量预计是大的，这意味着他们的透镜会聚场的贡献是近似高斯，因此可以描述其功率谱。在这里，我们开发了一个一般的形式主义计算从第一性原理的子结构收敛功率谱不同人口的暗物质subhalos。作为一个例子，我们将我们的框架，以两个不同的subhalo人口：截断Navarro-Frenk-White subhalo人口的动机标准CDM，和截断核心subhalo人口的动机自相互作用的暗物质（SIDM）。我们详细研究了次晕丰度、质量函数、内部密度分布和浓度如何影响子结构功率谱的振幅和形状。我们确定的功率谱是最敏感的subhalo丰度和时刻的质量函数的特定组合，以及分析中包括的最大subhalos的平均潮汐截断尺度。有趣的是，我们发现，在大波数的子结构功率谱的渐近斜率反映了内部的密度分布的subhalos。特别地，SIDM功率谱在CDM功率谱中不存在的大波数处表现出特征陡峭化，从而打开了使用这种可观察的（如果可以测量的话）来辨别这两种情况的可能性。
2018-01-08 astro-ph.CO hep-ph
Dark Sector Showers in the Lund Jet Plane
针对LHC上暗sector夸克簇射产生的类标准模型喷注，本文提出利用Lund喷注平面设计稳健亚结构观测量，以降低不可计算暗强子化带来的不确定性。
2023-01-18 hep-ph
Targeted Likelihood-Free Inference of Dark Matter Substructure in Strongly-Lensed Galaxies
分析星系-星系强引力透镜系统的光学图像可以提供小尺度下暗物质分布的重要信息。然而，这些图像的建模和统计分析是非常复杂的，将源图像和主透镜重建、超参数优化以及小规模结构实现的边缘化结合在一起。我们在这里提出了一个新的分析管道，通过将许多最新的机器学习发展汇集在一种连贯的方法中来应对这些不同的挑战，包括变分推理、高斯过程、可微概率编程和神经似然证据比估计。我们的管道能够：（a）源图像和透镜质量分布的快速重建，（b）不确定性的变分估计，（c）源正则化和其他超参数的有效优化，以及（d）随机模型分量（如子结构的分布）的边缘化。我们在这里提出的初步结果表明，我们的方法的有效性。
2020-11-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Dark Matter Annihilation in Substructures Revised
即将发射的$γ$射线卫星将在银河系的子结构（或"团块"）中寻找暗物质湮灭。探测这些天体的前景在很大程度上取决于对暗物质在子结构中的分布以及银河系晕中子结构分布的假设。通过采用简化的，但相当极端的，这些量的处方，我们计算的源，可以检测到与即将到来的实验，如玻璃的数量，并表明，对于最乐观的粒子物理设置（$m_χ=40$ GeV和湮灭截面$σv = 3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$），结果范围从零到$\sim$百源，所有的质量以上$10^{5}M\odot$。然而，对于具有质量$m_χ=100$ GeV和$σv = 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$的基准DM候选物，通过类玻璃实验，在$5 σ$下，用1年的暴露时间，最多可以检测到少数大质量的亚结构。可以检测到微团块（即质量小至$10^{-6}M\odot$的团块）的情况受到EGRET检测到的弥漫$γ$射线背景的严重限制。
2007-12-10 astro-ph hep-ph
Reheating Effects in the Matter Power Spectrum and Implications for Substructure
宇宙在大爆炸核合成之前的热历史和膨胀历史是未知的。我们研究了宇宙学扰动从早期物质时代到辐射主导时代的演化。我们把再加热看作振荡的标量场微扰衰变为相对论等离子体和冷的暗物质。在重新加热后，我们发现，在衰变产生的暗物质密度的视界下扰动显着增强，而视界下的辐射扰动，而不是抑制。如果暗物质起源于再加热后的辐射浴，这种抑制可能是物质功率谱的主要截止。相反，对于非热标量衰变产生的暗物质，增强的扰动可以在宇宙黑暗时代驱动结构的形成，并显着增加致密子结构的丰度。对于低再热温度，我们发现，多达50%的所有暗物质是在微晕与M > 0.1地球质量在z=100，相比之下，在标准情况下的一小部分1 e-10。在这种情况下，超致密的亚结构可能构成了今天星系中暗物质的很大一部分。
2011-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the primordial curvature perturbation using dark matter substructure
我们通过对暗物质亚结构的观测来研究原初曲率的扰动。假设曲率扰动在波数k>1 Mpc^{-1}时的谱中有一个凸起，我们用半解析的方法跟踪了主晕和次晕的演化。考虑到可能的不确定性，在评估的潮汐剥离对subhalo增长的影响，我们发现了一个新的强大的约束曲率扰动与颠簸从我们的银河系中观测到的矮球状星系的数量和恒星流的观测。对于k~ 10 ^3 Mpc^{-1}，凸块振幅的上限为O（10^{-7}）。此外，我们发现，这是至关重要的间接检测的暗物质信号的升压因子，是高达O（10^4），由于在当前的观测范围内允许的颠簸。
2022-11-11 astro-ph.CO hep-ph
Mining for Dark Matter Substructure: Inferring subhalo population properties from strong lenses with machine learning
在强透镜系统中，暗物质亚结构在延伸弧上的微妙而独特的印记包含了大量关于小尺度上暗物质的性质和分布的信息，因此，也包含了关于底层粒子物理学的信息。然而，梳理出这种效果构成了一个重大的挑战，因为人口水平参数的现实模拟的似然函数是棘手的。我们应用最近开发的模拟为基础的推理技术的子结构推理的问题，在星系星系强透镜。通过利用从模拟器中提取的附加信息，神经网络被有效地训练以估计与表征子结构的总体水平参数相关联的似然比。通过对模拟数据的原理验证应用，我们表明，这些方法可以提供一种有效的和原则性的方式来同时分析强透镜的合奏，并可用于挖掘大样本的透镜图像交付不久的将来调查签名的暗物质子结构。
2019-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for sub-EW-scale ALP searches via $γ+b\bar{b}$ signatures at the LHC using jet substructure techniques
本研究利用喷注结构技术，在LHC上通过$\gamma+b\bar{b}$特征搜索10-100 GeV的轻ALP，获得对ALP-费米子耦合的预期排除界限，并探讨触发阈值的影响。
2025-10-09 hep-ex hep-ph hep-th
Constraints on the Dark Matter Annihilations by Neutrinos with Substructure Effects Included
银河系中的暗物质（DM）湮灭可以产生高能中微子，这些中微子可以被中微子望远镜如IceCube、ANTARES和Super-Kamiokande探测到。中微子也可以产生于宇宙射线与地球周围大气之间的强子相互作用，称为大气中微子。在不确定度范围内，目前对中微子通量的测量与理论预测是一致的。本文通过要求暗物质湮灭中微子通量小于目前的测量值，得到了暗物质湮灭截面$ < {σv} >$的一个上界。与以前的调查相比，我们提高了边界包括DM子结构的贡献。在我们的论文中，两种子结构的影响进行了仔细检查。一个是所有方向上的子结构平均贡献。另一种是单个大质量次晕的点源效应。我们发现前者可以使束缚提高几倍，而后者可以利用中微子望远镜IceCube优异的角分辨率，通过$ 10^1 \sim 10^4$提高束缚。准确的改善取决于DM配置文件和子晕浓度模型。在某些模型中，IceCube可以达到$ < {σv} > \sim 10^{- 26} cm^3 s^{- 1} $的灵敏度。
2008-09-28 astro-ph hep-ph
Tidal streams from axion miniclusters and direct axion searches
在某些轴子暗物质模型中，占主导地位的轴子存在于致密的小尺度子结构中，即轴子微团。这些子结构的一部分被破坏并形成潮汐流，其中轴子密度可能仍然比平均值大一个数量级。我们讨论这些流的直接轴子搜索的影响。我们估计了被破坏的微团簇的比例和所产生的流的参数，并发现流交叉事件将以大约$1/(20 {\rm yr})$的速率发生2-3天，在此期间，轴子探测器中的信号将被放大一个因子$\sim 10$。这些估计表明，轴子微团的潮汐破坏的影响可能是重要的直接轴子搜索，值得更深入的研究。
2016-02-01 astro-ph.CO hep-ph
Jet substructure probe to unfold singlet-doublet dark matter in the presence of non-standard cosmology
针对非标准宇宙学下单态-双态暗物质非热产生需高相互作用率且难以通过长寿命粒子探测的问题，提出利用大质量玻色子boosted衰变产生的双胖喷注及缺失横动量，结合多变量分析在HL-LHC探测并约束暗物质参数空间。
2023-06-29 hep-ph
Dark Photon Stars: Formation and Role as Dark Matter Substructure
任何在暴胀过程中出现的具有非零质量的新矢量玻色子（“暗光子”或“Proca玻色子”）此时都是由真空涨落自动产生的，并且可以包括观测到的暗物质密度的全部或相当大的一部分，如Graham、Mardon和Rajendran所示。我们证明，利用分析和数值研究，这样的情况意味着一个非常丰富的暗物质子结构所产生的引力相互作用和量子效应的相互作用。由于原始密度扰动的大小与量子压力相关的尺度之间存在显著的参数重合，因此相当一部分暗物质不可避免地坍缩成引力束缚的孤子，这是完全量子相干的物体。这些“暗光子星”或“Proca星”孤子的中心密度通常是局部背景暗物质密度的一个因子$10^6$，并且它们具有$10^{-16} M_\odot (10^{-5}{\rm eV}/m)^{3/2}$的特征质量，其中$m$是矢量的质量。在孤子产生期间和之后，相当比例的能量密度最初存储在长寿命的准正常模式中，随后从长寿命的准正常模式辐射。此外，孤立子周围的特征“模糊”的暗物质晕，其中量子波的性质也增强相对于通常的维里化的暗物质的期望。密度较低的致密晕，其质量比孤子大$\sim 10^5$倍，在更大的尺度上形成。我们认为，在最低限度，孤子很可能生存到今天没有被潮汐中断。正如我们在一篇配套论文中所讨论的那样，我们预计这种丰富的子结构也来自其他暗光子暗物质产生机制，开辟了广泛的新的直接和间接探测可能性。
2022-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Inflationary Particle Production and Implications for WIMP Substructure
King’s College London（伦敦国王学院）
本研究探讨暴胀时期共振粒子产生对暗物质湮灭信号的影响，通过分析Fermi-LAT数据，推导了热平均湮灭截面的上限，揭示了早期宇宙与现代观测间的联系。
2026-02-11 hep-ph
Projecting the ultimate pulsar timing sensitivity to dark matter substructure in a stochastic gravitational wave background
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
提出结合蒙特卡洛信号模拟和机器学习替代似然的框架，统一分析脉冲星计时阵列对暗物质子结构（如原初黑洞和轴子迷你团）的灵敏度，并评估随机引力波背景的削弱影响。
2026-06-19 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter substructure cannot explain properties of the Fermi Galactic Centre excess
在银河系的中心已经发现了过量的伽马射线，暗物质的湮灭被认为是一个潜在的来源。这一假设面临着重大的挑战：难以描述天体物理背景，需要一个非平凡的绝热收缩的内部银河系的暗物质晕，和最近的观测光子集群，这表明，大多数的过剩是由于未解决的点源。在这里，我们指出，发射的明显点状性质完全排除了暗物质对过量的解释。试图用暗物质点源来模拟发射，要么是忽略了内斜率的问题，要么是需要一个不切实际的大的朝向银河系中心的微晕部分，要么是在高纬度处过度产生了观测到的发射。
2018-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Can Supersymmetry Naturally Explain the Positron Excess?
经常有人提出，HEAT实验观测到的宇宙正电子过剩可能是超对称暗物质在星系晕中湮灭的结果。虽然众所周知，均匀分布的暗物质不能解释观测到的过量，但如果存在大量的局部暗物质子结构，正电子通量将被增强，可能达到观测到的量级。在这篇论文中，我们试图确定匹配HEAT数据所需的子结构的性质，包括任何局部暗物质团块的位置、大小和密度。此外，我们试图评估这种子结构存在的概率。我们发现，如果中性伴子暗物质的电流密度是热生产的结果，非常不可能（$\sim 10^{-4}$或更少）的条件必须存在于当地的子结构，以解释所观察到的过剩。
2004-02-10 astro-ph hep-ph
To observe, or not to observe, quantum-coherent dark matter in the Milky Way, that is a question
近年来，玻色-爱因斯坦凝聚暗物质（BEC-DM）已成为标准、无碰撞冷暗物质（CDM）的流行替代物。这种BEC-DM -也称为标量场暗物质（SFDM）-可以抑制结构的形成，从而解决一系列玻色子质量的CDM的小规模危机。然而，这些相同的玻色子质量也意味着星系内BEC-DM子结构的影响，特别是在我们自己的银河系。BEC-DM亚结构的观测信号效应依赖于其独特的量子力学特征，并有可能揭示其存在。确定银河系中暗物质子结构的持续努力将在未来几年继续并大大扩展。在这篇文章中，我们将讨论一些现有的限制和潜在的新的BEC-DM对重子示踪剂的影响。研究银河系中的暗物质亚结构将很快解决这个问题，即暗物质在$\lesssim 1$ kpc尺度上的行为是经典的还是量子的。
2021-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.quant-gas
Investigating dark matter substructure with pulsar timing: II. Improved limits on small-scale cosmology
超紧微晕（UCMH）是由大振幅的原初扰动和拓扑缺陷孕育而成的一类暗物质子结构。UCMH预计将生存到现在的时代，允许使用我们自己的银河系内的观测对其宇宙丰度进行限制。对它们的数密度的限制可以与早期宇宙中影响结构形成的条件联系起来，例如小尺度上原始能量的增加，一般的弱非高斯性，以及宇宙弦的存在。我们使用新的约束UCMHs的丰度从脉冲星定时放置广义的限制，这些宇宙学场景的参数。在某些尺度上，这种极限是迄今为止最强的，超过了暗物质湮灭的极限。我们的新极限有一个额外的优势，即不依赖于暗物质的粒子性质，因为它们只基于引力效应。
2017-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Supermassive black holes from inflation constrained by dark matter substructure
本研究探讨暴胀原初密度扰动坍缩为原初黑洞作为超大质量黑洞种子的可能性，结合暗物质子结构观测推导曲率扰动振幅约束，发现其与SMBH种子形成参数区重叠，可探测对应质量范围的高斯与非高斯曲率扰动。
2025-10-30 astro-ph.CO hep-ph
