Relativistic capture of dark matter by electrons in neutron stars
暗物质可以捕获中子星并将其加热到可观测的光度。我们研究了暗物质对高度简并电子的相对论散射。我们发展了一个洛伦兹不变量理论来计算暗物质的俘获几率，该理论考虑了目标粒子的相对论运动和泡利不相容原理。我们发现，实际的捕获概率可以是五个数量级大于使用非相对论方法估计。对于质量为$10~{\rm eV}\textup{--}10~{\rm PeV}$的暗物质，中子星的加热补充，可以比地面直接探测搜索更敏感。投影的灵敏度区域表现出的特点，表现出丰富的运动学和泡利之间的相互作用的DM-电子系统阻塞。我们的研究结果表明，古老的中子星可能是发现亲轻暗物质最有希望的目标。
2020-09-04 astro-ph.HE hep-ph
A Global Fit of Non-Relativistic Effective Dark Matter Operators Including Solar Neutrinos
本文通过非相对论有效算符框架，联合直接探测实验与中微子望远镜数据对暗物质-核子相互作用进行全局拟合，并预测下一代地下实验将在多数弹性散射情形下超越太阳中微子搜寻的灵敏度。
2025-02-04 hep-ph
Real Scalar Dark Matter: Relativistic Treatment
一个稳定的实标量提供了解释暗物质的最简单的可能性之一。我们考虑的制度，其耦合到标准模型领域是微不足道的。由于自耦合，标量场可以达到热平衡或至少是动力学平衡，在这种情况下，系统的特征在于其温度和有效化学势。我们执行一个完整的相对论分析的暗物质演化，热化条件和不同的冻结制度，包括化学势的影响。为此，我们推导出热平均截面的Gelmini-Gondolo公式的相对论玻色-爱因斯坦模拟。最后，我们进行了全面的参数空间分析，以确定与观测约束一致的区域。在这个模型中，暗物质既可以是热的，也可以是冷的。
2019-06-20 astro-ph.CO hep-ph
Coloured coannihilations: Dark matter phenomenology meets non-relativistic EFTs
我们研究了一个简化模型的现象学，该模型以Majorana费米子作为暗物质候选者，通过色荷共湮灭伙伴与标准模型夸克相互作用。最近人们已经意识到，非微扰动力学，包括索末菲效应，束缚态的形成/解离和热校正，发挥重要作用，在coannihilation与有色介质。这就要求对热冻结进行仔细分析，并重新审视热遗迹的实验特征。我们采用了一个国家的最先进的计算的遗物密度，利用非相对论有效的理论框架和计算的有效湮灭率通过求解等离子体修改薛定谔方程。我们确定宇宙学的首选参数空间，并面对它与当前的实验限制和未来的前景暗物质检测。
2019-03-17 hep-ph
Sterile neutrino dark matter: relativistic freeze-out
本文研究惰性中微子暗物质在暗扇区中的冻结机制，利用完整量子统计分布函数分析相对论性冻结条件，发现其仅存在于较小参数空间，但允许暗物质质量高达 $10^4$ TeV 且不破坏微扰性。
2023-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Relativistic dark matter at the Galactic center
在超对称参数空间的大范围内，中性伴子暗物质的湮灭截面强烈地依赖于入射粒子的相对速度。我们探讨的背景下，间接检测的暗物质从银河系中心的速度依赖性的后果。我们发现，在高速湮灭截面的增加导致了平坦的晕密度分布附近的银河系中心和增强的湮灭信号。
2007-10-30 astro-ph hep-ph
The Hubble Tension: Relativistic Dark Matter Production from Long-lived Particles
本研究提出通过有效场论描述伴随中微子的相对论性暗物质产生以增加早期宇宙自由度，推导了不同暗物质场的有效能量标度极限，发现标量暗物质在增加相对论性物种方面更有效，且弱标度质量需由普朗克标度算符控制以缓解哈勃张力。
2024-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Axion dark matter and the Lattice
首先，我将回顾QCD θ问题和Peccei-Quinn解，以及它的新粒子轴子。我将回顾轴子作为暗物质的可能性。如果PQ对称性在热的早期宇宙的某个点上恢复，那么如果轴子构成了暗物质，就应该有可能对轴子质量做出明确的预测。我将描述在一个问题上的进展，这个问题需要做出这个预测--轴子弦壁网络的动力学以及它们如何产生轴子。然后讨论计算对高温QCD拓扑磁化率的敏感性。我的重点是什么温度范围是重要的，什么水平的精度是必要的。
2017-09-27 hep-lat hep-ph
Fully relativistic treatment of decaying cold dark matter in $N$-body simulations
我们提出了$N$体模拟中，无论是所有的，或一部分，冷暗物质衰减非相对论的相对论，非相互作用的暗辐射组件。辐射和广义相对论的所有影响都自洽地包含在线性微扰理论的水平上，因此我们的模拟结果与线性爱因斯坦-玻尔兹曼代码（如CLASS）在适当的大尺度限制下的结果相匹配。我们还发现，标准的，牛顿$N$ -体模拟充分描述在较小尺度（$k \gtrsim 0.1 \, h/{\mathrm{Mpc}}$）在这种类型的模型的非线性演化，只要衰变组件的质量被正确修改，并正确处理的背景演变。也就是说，对于小尺度的研究，广义相对论和辐射的影响可以安全地忽略不计。
2019-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter production from relativistic bubble walls
在本文中，我们提出了一个新的机制，产生观测到的暗物质（DM）的遗迹丰度在早期宇宙的一级相变（FOPT）。我们发现，超相对论速度的气泡膨胀，可以导致大量的DM粒子的质量远远大于过渡的规模。我们研究这种非热生产机制的背景下，一个通用的相变和电弱相变。讨论了该机制在希格斯门DM以及随机引力背景下的信号中的应用。
2021-01-14 astro-ph.CO hep-ph
Majorana Dark Matter Cross Sections with Nucleons at High Energies
非相对论性暗物质与核子的散射受到直接探测实验的限制。利用XENON对暗物质与核子散射的自旋无关和自旋相关截面的约束，对假设的Majorana费米子暗物质粒子与希格斯玻色子和Z玻色子的耦合进行了约束.在这个过程中，我们说明了变化的暗物质核子截面，因为一个去从非相对论，相干散射相对论，非相干散射。虽然Z不可见衰变宽度排除了暗物质与普通物质的直接耦合，但通过将光Z'门户引入暗区，即使在加速器实验约束下，也可以保留相对较大的暗物质核子截面质量约为10 GeV的暗物质
2012-10-17 hep-ph
Baryons, multi-hadron systems, and composite dark matter in non-relativistic QCD
本文构建适用于重夸克强子与多强子态的 pNRQCD 量子 Monte Carlo 表述，计算夸克偶素和三重重子质量，并拟合复合暗物质模型中强子质量与基本参数的关系。
2023-11-03 hep-lat hep-ph nucl-th
General relativistic non-ideal fluid equations for dark matter from a truncated cumulant expansion
基于对暗物质粒子相空间分布函数的累积展开，提出了一种新的截断方案。推广相对论动力学中的矩量法，导出了补充能量动量张量和粒子数流协变守恒的演化方程。截断累积展开，我们得到一个封闭的，协变的双曲方程组，可以用来模拟广义相对论非理想流体的演变。作为一个工作的例子，我们考虑一个Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学与动态压力和解决的有效状态方程参数的时间演化。
2020-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Non-relativistic approach for cosmological Scalar Field Dark Matter
本文导出了对应于具有二次标量势的复标量场的标量场暗物质（SFDM）模型中宇宙结构形成的非相对论运动方程。从牛顿标量扰动规范中的完整运动方程开始，我们将所涉及的场分为相对论性和非相对论性部分，并找到后者的运动方程，可以用来建立完整的解。一个重要的假设是，SFDM场处于快速振荡状态，在这种状态下，它的行为与冷暗物质的行为完全相同。由此产生的方程与牛顿玻色子星加上相对论剩余物的薛定谔-泊松系统非常相似。我们利用这种相似性来展示如何以最小的数值努力模拟SFDM模型和其他类似模型中宇宙结构的形成，并最终证明它们作为完整的暗物质模型的可行性。
2014-07-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Complementarity of experiments in probing the non-relativistic effective theory of dark matter-nucleon interactions
暗物质-核子相互作用的非相对论有效理论对自旋为1/2的暗物质依赖于28个耦合强度。由于有效理论的参数空间很大，大多数寻找暗物质的实验都假设只有一个耦合强度是非零的。另一方面，暗物质模型一般会在非相对论性的极限下导致几种相互干扰的相互作用，因此公布的极限不能直接应用于模型预测。我们提出了一种方法来确定严格的上限的暗物质核子相互作用强度，包括所有可能的操作员之间的干扰。我们举例说明的方法来获得模型独立的上限的相互作用强度从零搜索结果从XENON 1 T，PICO-60和IceCube。对于某些相互作用，耦合强度的限制放宽了一个以上的数量级。我们还提出了一种方法，可以结合不同的实验结果，从而利用不同的目标之间的协同作用，探索参数空间的暗物质-核子相互作用。
2022-03-08 hep-ex hep-ph
Relativistic mean-field corrections for interactions of dark matter particles with nucleons
考虑核动力学效应，研究了核介质中弱相互作用大质量粒子（WIMPS）与核子的相互作用。从相对论平均场近似出发，导出了非相对论有效算符。某些相互作用接收不可忽略的修正，这可能会显着改变这些有效的运营商的WIMP核散射截面的灵敏度。
2021-03-06 hep-ex hep-ph nucl-th
The impact of relativistic corrections on the detectability of dark-matter spikes with gravitational waves
本文研究相对论修正对暗物质尖峰引力波探测的影响，通过广义相对论计算尖峰分布并纳入动力学摩擦力矩，发现相对论修正可提高信号相位偏移和失配度，从而增强暗物质效应的可探测性。
2022-04-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Heating Neutron Stars with Inelastic Dark Matter and Relativistic Targets
本文研究中子星捕获非弹性暗物质产生的加热效应，推导了相对论性非弹性散射的最大质量间隙解析式并计算捕获率，发现中子星约束优于地面探测，是寻找暗物质的重要靶标。
2023-01-20 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter with two- and many-body decays and supernovae type Ia
我们提出了一个衰变的暗物质的情况下，子产品是一个单一的无质量的相对论性粒子和一个单一的，有质量的，但可能是相对论性粒子。我们计算了大质量子粒子的速度分布和相应的状态方程，并导出了它在膨胀宇宙中的动力学演化。此外，我们提出了一个衰变的暗物质模型，其中有许多无质量的相对论性子粒子一起在休息的大质量粒子。我们把约束这两个模型使用超新星Ia型观测。我们发现，对于一个女儿的相对论性分数为1%和更高，至少小于10陀螺仪的寿命被排除在外，与较大的相对论性分数约束较长的寿命。
2014-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Scattering of non-relativistic finite-size particles and puffy dark matter direct detection
School of Electronic Engineering, Chengdu Technological University（成都工业学院电子工程学院）；Center for Theoretical Physics, Henan Normal University（河南师范大学理论物理中心）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physics and Electronics, Henan University（河南大学物理与电子学院）
本文研究了非相对论有限尺寸粒子的散射特性，并将其应用于松散暗物质直接探测，发现粒子尺寸对散射截面有显著影响，尤其在非微扰区域的特性与点状暗物质不同。
2026-03-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
General relativistic effects on photon spectrum emitted from dark matter halos around primordial black holes
本文研究了原初黑洞周围暗物质晕发射光子谱的广义相对论效应，发现引力红移导致的谱线展宽可作为独特观测特征，为混合暗物质场景提供关键证据。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Freeze-in produced dark matter in the ultra-relativistic regime
当暗物质粒子只与早期宇宙中的等离子体成分发生微弱的相互作用时，它们永远不会达到热平衡。与冻结机制相反，暗物质丰度在$T \ll M$中确定，弱相互作用态的能量密度在$T \gtrsim M$中积累并增加。在这项工作中，我们解决了高温制度对暗物质生产率的影响，其中暗粒子和标准模型粒子是超相对论性的，几乎是轻的。在这种设置中，多个软散射，以及$2 \to 2$过程，被发现给生产率的贡献很大。在模型中，我们认为在这项工作中，即一个马约拉纳费米子暗物质的质量$M$伴随着一个较重的标量$-$与质量分裂$ΔM$ $-$的股份与可见光的部门的相互作用，能量密度可以大大低估时，忽略了高温动力学。我们发现，整体有效的$1 \leftrightarrow 2$和$2 \to2$高温贡献的暗物质生产给$\mathcal{O}(10)$（20\%）的修正$ΔM /M =0.1$（$ΔM /M =10$）的玻恩生产率与真空质量和矩阵元素。我们还评估了束缚态效应对较重标量后期湮灭的影响，在超弱相互作用机制的背景下。
2021-03-25 hep-ph
Relativistic Freeze-in with Scalar Dark Matter in a Gauged $B-L$ Model and Electroweak Symmetry Breaking
在规范$B-L$模型中，我们研究了标量暗物质的相对论冻结产生，重点研究了标准模型（SM）和$B-L$希格斯玻色子的衰变和湮灭产生暗物质的过程.在我们的分析中，我们考虑了玻色-爱因斯坦（BE）和费米-狄拉克（FD）统计，以及SM希格斯玻色子的热质量修正。我们发现，除了SM希格斯玻色子，$B-L$标量的湮灭和衰变也可以大大有助于暗物质遗迹密度。电弱对称性破缺（EWSB）和BE框架中的热质量校正的潜在效应大大增强了暗物质遗迹，因为它通过标量湮灭在EWSB温度附近冻结。然而，当暗物质在EWSB之后的时期冻结时，这种效应就不那么突出了，主要是标量的衰变。这种分析的结果是相当普遍的，并适用于其他类似的情况。
2021-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Non-relativistic high-energy physics: top production and dark matter annihilation
非相对论物理学通常与原子物理学和原子核与夸克之间的强相互作用的低能现象联系在一起。在这篇评论中，我们涵盖了当代高能物理在TeV尺度或接近TeV尺度的三个主题，其中非相对论动力学起着重要的作用，如果不是定义的作用。本文首先详细讨论了在未来高能e+ e对撞机中起重要作用的阈区正负电子碰撞中顶夸克对产生的三级修正。阈值效应也与强子碰撞中重粒子的产生有关，除了库仑力外，软胶子辐射有助于增强量子校正。我们回顾了非相对论性和软胶子效应对顶夸克和超对称粒子对产生的联合再确认，其对数精度仅次于领先。第三个主题是在最小超对称标准模型的框架下讨论暗物质粒子的对湮灭。在这里，由规范玻色子和希格斯玻色子交换产生的电弱Yukawa力可以在某些参数区域引起湮灭截面的大的“索末菲”增强。
2015-06-26 hep-ph
Dark matter mounds from the collapse of supermassive stars: a general-relativistic analysis
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（高等高级研究国际学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU)（宇宙基础物理研究所）；Instituto de Fisica de Cantabria (CSIC-UC)（坎塔布里亚物理研究所）；INFN Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
研究通过广义相对论分析超大质量恒星坍缩形成暗物质丘的相空间分布，发现非绝热坍缩下暗物质分布显著变化，为未来EMRI观测提供更真实的暗物质性质和黑洞形成历史信息。
2026-03-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cutting rules for non-relativistic dark matter in solids based on Kohn-Sham orbitals
College of Mathematics and Physics, Beijing University of Chemical Technology（北京化工大学理学院）；Centre for Quantum Physics, Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement(MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院先进光电子量子架构与测量（教育部）重点实验室量子物理中心）
本文基于Kohn-Sham轨道提出非相对论暗物质在固体中的切割规则，用于研究暗物质与电子的Yukawa相互作用及库仑势的物理现象。
2026-02-02 hep-ph
Leptogenesis and Dark Matter Through Relativistic Bubble Walls with Observable Gravitational Waves
我们研究的情况下，暗物质和重右手中微子（RHN）负责leptogenesis获得的质量通过跨越相对论气泡壁形成的TeV尺度的过冷一阶相变（FOPT）的结果。虽然这导致了大量的右手中微子在气泡内的平衡丰度足以产生所需的轻子不对称性，但较轻的暗物质仍然可以保持平衡，其残余物被随后的热冻结所设置。经典的共形对称性确保了由单重标量引起的通过FOPT的质量起源，同时也确保了过冷，导致在LISA实验的灵敏度内增强的引力波振幅。一个最小的情况下，三个RHN，一个惰性标量双峰和一个单线标量作为额外的领域超出标准模型是足以实现这种可能性，这也有利于惰性RHN暗物质惰性标量双峰。
2022-11-22 astro-ph.CO hep-ph
The Case for Dark Radiation
对最近宇宙学数据的综合分析显示了一个有趣的线索，即存在一个额外的相对论成分，即暗辐射。在这里，我们执行一个新的搜索暗辐射，参数化它的相对论自由度参数，$\neff$的有效数量。我们表明，我们考虑的宇宙学数据清楚地表明存在额外的相对论性成分与$\neff=4.08_{-0.68}^{+0.71}$在95% c.l.。对暗辐射声速$c_{\rm eff}$和粘度$c_{\rm vis}$参数进行分析，我们发现$\ceff=0.312\pm0.026$和$\cvis=0.29_{-0.16}^{+0.21}$在95% c.l.，与相对论性自由流动组分（$\ceff=\cvis$ =1/3）的预期一致。假设存在3个相对论中微子，我们用$\nnus=1.10_{-0.72}^{+0.79}$和$\ceff=0.24_{-0.13}^{+0.08}$将额外的相对论分量限制在95% c. l.而$\cvis$结果为无约束。假设有大量的中微子成分，我们得到了$\nnus=1.12_{-0.74}^{+0.86}$在95% c.l.的暗辐射的进一步迹象。.
2011-12-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relativistic Stellar Oscillations from Ultralight Dark Matter
Department of Physics \& Astronomy, University of Hawai i, Watanabe Hall, 2505 Correa Road, Honolulu, HI, 96822, USA
本文研究超轻暗物质共振激发相对论性恒星振荡，推导模式振幅计算框架并应用于中子星预测表面温度波动，信号超出当前观测能力，并展望扩展到其他致密天体。
2026-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Populating secluded dark sector with ultra-relativistic bubbles
本文研究孤立暗区在一阶相变中通过超相对论气泡与等离子体碰撞产生暗物质，比较弱、强耦合情形及 Freeze-In 丰度，指出重而高速的温暗物质与独特胶球暗物质可能性。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Relativistic Atomic Effects of Dark Matter Electron Scattering
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Tokyo（东京大学）；China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东））
本文从量子场论第一原理出发，建立理论自洽的原子效应形式，发现相对论效应导致散射相空间和微分截面减少30%~50%，表明必须使用狄拉克方程进行相对论计算。
2026-06-08 hep-ex hep-ph
Confronting nuclear equation of state in the presence of dark matter using GW170817 observation in relativistic mean field theory approach
利用中子星并合产生的引力波约束，我们面对中子星内部暗物质的混合。本文考虑一个包含$σ-ω-ρ$介子相互作用的相对论平均场模型。我们研究了费米暗物质与核子物质通过Higgs门机制的相互作用。我们发现，中子星内部的暗物质的混合物软化了方程状态，降低了潮汐形变的值。引力波GW 170817观测在90%置信水平上给出了低自旋先验双星中子星的潮汐形变上限，这不利于采用NL3参数化的Walecka模型等刚性物态方程。然而，我们表明，Walecka模型与NL3参数化与费米暗物质组件满足潮汐变形约束来自GW 170817观测。
2019-03-12 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Relativistic Axion with Nonrelativistic Momenta: A Robust Bound on Minimal ALP Dark Matter
该研究提出对最小ALP暗物质的稳健限制，表明即使非相对论性模式主导，限制仍有效，并探讨了ALP在违反限制时的行为及领域墙的形成。
2025-12-03 hep-ph
Scattering, Damping, and Acoustic Oscillations: Simulating the Structure of Dark Matter Halos with Relativistic Force Carriers
我们表明，自相互作用的暗物质模型与光粒子介导的相互作用，可以有显着的偏差时，一个标准的冷暗物质的情况下，在物质功率谱和详细的星系晕结构。虽然这些偏差可以采取抑制小尺度结构的形式，在某些方面类似于温暖的暗物质，自相互作用模型具有更广泛的可能现象。暗物质中的长程力可以在初始功率谱中引入多个尺度，其形式为暗声振荡和功率谱中的指数截止。使用模拟，我们表明，这些尺度的影响可以保持观测相关到今天。此外，自相互作用可以继续修改暗物质晕的小尺度结构，降低它们的中心密度，并创建一个暗物质核心。由此产生的现象学是这类模型所独有的。
2014-05-08 astro-ph.CO hep-ph
The domain of thermal dark matter candidates
我们认为，在一般情况下，热暗物质候选人的可能的参数空间。我们假设，暗物质粒子是基本的，并在一个隐藏的部门与温度$T'$，这可能不同于标准模型的温度，$T$的热平衡。候选者位于$T'/T$与$m_{\rm dm}$平面中的一个区域中，该区域由模型独立的理论考虑和观测约束限定。前者包括从相对论性（相对论性底）和非相对论性（幺正性壁）时去耦的最大湮灭截面的暗物质候选者的限制，而后者涉及大爆炸核合成（$N_{\rm eff}$天花板）和自由流。我们提出了三个简化的暗物质的情况下，具体展示了如何每个适合的域。
2021-05-04 hep-ph
Finite Temperature NLO Corrections in Relativistic Scatterings: Implications for Dark Matter Freeze-In
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养印度协会）
本文研究了早期宇宙热等离子体中标量粒子相对论性2→2散射过程的下一阶修正，探讨了这些修正对暗物质冻结生产率和湮灭率的影响，发现NLO修正可改变暗物质丰度预测约30%。
2026-09-17 hep-ph hep-th
Xenon1T excess from electron recoils of non-relativistic Dark Matter
我们表明，非相对论性暗物质相互作用引起的电子反冲可以很好地适应最近报道的氙1T过剩，如果他们是由一个轻的赝标量介导的MeV范围。这是由于所得到的散射率，这部分地补偿了不利的运动学，往往强烈抑制千电子伏的电子反冲的有利动量依赖性。我们研究的介质的现象学，并确定允许的参数空间的Xenon1T过剩，这是兼容的所有实验限制。我们还发现，μ子和电子的反常磁矩$(g-2)_{μ,e}$可以同时解释在这种情况下，在几个百分点的数量级的耦合微调的奖励。
2021-05-17 astro-ph.CO hep-ph
Converting non-relativistic dark matter to radiation
宇宙学一致性模型中的暗物质被一个单一的数参数化，描述了非相对论流体的协变守恒能量密度。在这里，我们测试这个假设在一个独立的模型和保守的方式考虑的可能性，在宇宙演化过程中的任何一点，暗物质可能会被转换成一个非相互作用的辐射形式。这种情况包括，但更普遍的情况下，暗物质衰变或湮灭到这些国家。我们表明，观测的宇宙微波背景允许强烈约束这种情况下的任何转换时间后，大爆炸核合成。我们详细讨论，无论是从贝叶斯和频率论的角度来看，在这个意义上，增加大尺度结构的观测，甚至可能提供一定的偏好转换的暗物质在晚些时候的辐射。最后，我们将我们的一般结果应用到一个特定的粒子物理实现这样一个场景，具有后期动力学解耦和Sommerdos增强的暗物质湮灭。我们确定了一小部分的参数空间，既缓解了宇宙微波和大尺度结构数据之间的紧张关系，并允许速度依赖的暗物质自相互作用足够强，以解决小尺度的结构形成的问题。
2018-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Determining the nuclear form factor for detection of dark matter in the relativistic mean field theory
本文利用相对论平均场理论，导出了WIMP与原子核自旋无关碰撞的原子核形状因子。与文献中常用的传统形状因子进行了比较，发现对于0 $\sim $ 100 keV的整个反冲能谱，我们的结果比2 PF模型的结果略高4%~ 8%，但偏离Helm形状因子15%~ 25%.此外，以锗和锗为例，我们显示了形状因子对反冲能的依赖关系。
2011-01-16 hep-ph nucl-th
General Relativistic Decoherence with Applications to Dark Matter Detection
量子力学允许宏观叠加态，但由于与环境的相互作用，它们通常会经历快速的退相干。一个只在引力作用下相互作用的系统，例如暗物质（DM）的排列，可能会表现出缓慢的退相干。在这封信中，我们计算了量子物体在广义相对论中的退相干率，重点放在叠加的度规振荡上，这是一个罕见的量子广义相对论结果。对于场相位叠加的轴子DM，我们发现银河系中的DM对退相干是鲁棒的，而空间叠加则不是。这种新的相位行为可能会影响直接检测实验。
2021-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relativistic scalar dark matter drag forces on a black hole binary
本文通过二维广义相对论风洞模拟，首次研究均匀标量场暗物质对双黑洞的阻力、扭矩及吸积，发现伴星引发显著非线性效应并可能导致引力波相位偏移。
2025-07-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Self-Interacting Dark Sectors in Supernovae Can Behave as a Relativistic Fluid
研究表明超新星中的毫荷粒子与暗光子暗扇区可形成相对论性流体和暗 QED 火球，并据此修正低能超新星与捕获区的能量约束。
2025-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Adiabatic Conversion of ALPs into Dark Photon Dark Matter
本研究提出一种在背景磁场下将失准轴子样粒子动态转化为暗光子的机制，利用一阶相变产生的隐藏区磁场，可在宽暗光子质量范围内重现暗物质遗迹丰度，为暗光子暗物质起源提供新途径。
2025-06-17 hep-ph
Boosted Neutrinos and Relativistic Dark Particles as Messengers from Reheating
通常，早期的信息，如重新加热是很难得到的。在本文中，我们认为，在适当的情况下，右手无菌中微子衰变到左手活跃的在相对较晚的时间可以携带信息的再加热自由传播的热历史。对于不太小的混合角，合适的右手中微子质量大约是${\cal O}$（MeV-GeV）。我们确定了典型的光谱，并认为他们提供的暴胀子质量的再加热温度的比率的信息。这种原始中微子信号可以足够强，可以在冰立方中检测到。更进一步的推测是，当再加热温度和暴胀子质量满足$T_R={\cal O}(1-100)\, {\rm MeV}$和$m_ϕ={\cal O}(10^{16-19})\,$ GeV时，它们甚至可以解释观测到的PeV事件。更广义相对论性的暗粒子也可以扮演这样的信使的角色，可能不仅允许PeV事件，而且还缓解了$H_0$ -张力。
2020-07-29 astro-ph.CO hep-ph
Common Origin of Warm Dark Matter and Dark Radiation
我们考虑一个宇宙学的情况下，一个相对论性粒子和一个稳定的大质量粒子同时产生的衰变后，大爆炸核合成的粒子，但之前的物质辐射平等。相对论性粒子和大质量粒子分别表现为暗辐射和暖暗物质。由于共同的起源，温暖度和丰度密切相关。我们将导致这种情况的模型称为温暖和相对论衰变产物的共同起源（COWaRD）。我们表明，COWaRD预测的暗辐射量和抑制的大尺度结构，这可以在未来的精密宇宙学观测进行测试之间的相关性。我们证明，COWaRD实现，作为一个例子，在一类超对称轴子模型和未来的观测下一代宇宙微波背景，大尺度结构，21厘米的调查可以揭示的理论结构。
2020-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Unitarity in the non-relativistic regime and implications for dark matter
本文研究非相对论区域中幺正性对散射截面的限制，通过重求和双粒子不可约图实现弹性和非弹性截面的幺正化，提出模型无关方案，并指出其对暗物质冻结、间接探测和自相互作用的广泛影响。
2024-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Warm and Fuzzy Dark Matter: Free Streaming of Wave Dark Matter
本文研究以相对论性波数产生的波暗物质（如暴胀后轴子）的自由流效应，类比暖/热暗物质，指出其增强抑制、影响等曲率涨落，且观测影响因动量分布而异。
2025-09-10 astro-ph.CO hep-ph
BBN constraints on MeV-scale dark sectors. Part I. Sterile decays
我们研究了大爆炸核合成对暗区惰性粒子的约束，这有助于哈勃速率，从而改变了原始核丰度的预测。我们特别注意的情况下，兆电子伏尺度的粒子衰变成暗辐射，这既不是完全相对论性的，也不是非相对论性在所有的温度相关的大爆炸核合成。作为一个应用程序，我们讨论了我们的一般结果的影响，自相互作用的暗物质与光介质的模型。
2018-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Populating dark sectors with relativistic bubble walls
本文提出一阶相变中相对论性泡壁与等离子体量子碰撞产生暗物质的机制，分析可重整化及高维算符、弱/强耦合暗 sector，并与 Freeze-In 丰度比较。
2024-12-07 hep-ph
Dark Energy, Dark Matter and Gravity
我们讨论了在太阳系中进行高精度相对论引力实验的动机和补充的宇宙学实验。我们的注意力集中在区分一个通用的标量引力理论作为基础的物理理论，从通常的广义相对论的图片，在那里人们期望的基本标量场的存在，例如，通货膨胀，暗物质和暗能量的问题。
2006-09-06 astro-ph gr-qc hep-ph
New directional signatures from the non-relativistic effective field theory of dark matter
非相对论性有效场论（NREFT）的框架旨在根据自旋相关（SD）和自旋无关（SI）相互作用来概括直接检测实验的标准分析。我们发现，一些NREFT运营商导致独特的新的方向签名，如突出的环状功能的定向反冲率，即使是相对较低的质量WIMP。我们讨论了这些签名，以及它们如何影响未来的定向探测器的结果的解释。我们证明，考虑到一系列可能的运营商引入了一个因素2所需的事件，以确认中位反冲方向的信号的数量的不确定性。此外，使用定向检测，可以在具有$\mathcal{O}(100-500)$事件的$2σ$水平上区分更一般的NREFT相互作用与标准SI/SD相互作用。特别是，我们证明，对于某些NREFT运营商，方向灵敏度提供了唯一的方法，区分他们从这些标准的运营商，突出了方向探测器在探测暗物质的粒子物理的重要性。
2015-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrino Dark Matter with Supersymmetry
无菌中微子暗物质是WIMP范式的一种流行替代方案，通常在非超对称装置中进行研究。如果基础理论是超对称的，我们发现几个有趣的和新颖的暗物质功能可以出现。特别是，在冻结产生无菌中微子暗物质的情况下，它的超伙伴，无菌中微子，可以在早期宇宙学中扮演至关重要的角色，作为冷，热或热暗物质的主要来源，或者是次主导的相对论性无菌中微子群体，可以在大爆炸核合成过程中贡献相对论性自由度的有效数量Neff。
2016-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Direct Detection of Mechanism-Agnostic Fast-Moving Dark Matter
本文提出一个机制无关的框架，用于解释快速移动暗物质引起的电子反冲信号，结合相对论运动学与原子电离效应，并阐明低阈值直接探测与高阈值中微子观测站的互补性。
2025-11-05 hep-ph
