Production of keV Sterile Neutrinos in Supernovae: New Constraints and Gamma Ray Observables
我们研究了超新星中不育中微子的产生，特别关注keV-MeV质量范围，如果不育中微子要解释宇宙中的暗物质，这是最有趣的范围。专注于最简单的情况下，不育中微子只与μ子或τ中微子混合，我们认为，生产千电子伏-兆电子伏不育中微子可以强烈增强的米赫耶夫-斯米尔诺夫-沃尔芬斯坦（MSW）共振，使大量的流量预计将出现从超新星，即使真空之间的混合角活跃和不育中微子是微小的。使用能量学的论点，这产生了限制的不育中微子参数空间，达到了混合角的顺序为$\sin^2 2θ\lesssim 10^{-14}$和高达一个数量级强于X射线观测。虽然超新星极限比X射线极限遭受更大的系统不确定性，但它们也适用于早期宇宙中没有大量产生无菌中微子的情况。我们还计算了$\mathcal{O}(\text{MeV})$光子的通量，预计从超新星产生的无菌中微子的衰变，但发现它是超出了目前的观测范围，即使是附近的超新星。
2019-03-03 astro-ph.HE hep-ph
Impact of sterile neutrino dark matter on core-collapse supernovae
我们总结了无菌中微子暗物质对核心坍缩超新星爆炸的影响。我们探讨了可能发生在核心坍缩超新星中的电子中微子或混合$μ-τ$中微子与右手无菌中微子之间的各种振荡。特别是，我们认为不育中微子质量和混合角是一致的不育中微子暗物质候选人，最近的X射线通量测量。我们发现，观测到的3.5 keV的X射线过剩的解释，由于衰变7 keV的无菌中微子，包括100\%的暗物质将几乎没有可观察到的超新星爆炸的影响。然而，在更现实的情况下，由于存在其他无菌中微子口味，WIMP等，衰变的无菌中微子仅占总暗物质密度的一小部分，允许较大的混合角。在这种情况下，7 keV的无菌中微子可能对核心坍缩超新星产生重大影响。我们还考虑了$μ-τ$中微子和惰性中微子的混合。然而，我们发现，这种混合并没有显着改变爆炸，并没有可观察到的影响，在早期的中微子光度。
2016-08-02 astro-ph.HE hep-ph
A Fresh Look at keV Sterile Neutrino Dark Matter from Frozen-In Scalars
质量只有几千电子伏的惰性中微子可以作为宇宙学上的暖暗物质。我们研究了早期宇宙中冻结标量衰变产生keV无菌中微子的过程。以前的研究集中在重冻结标量与希格斯质量以上的质量导致一个热的光谱与质量低于8-10千电子伏的无菌中微子。出于最近的暗示在3.55千电子伏的X射线线，我们扩展分析，以轻冻结标量，这使得一个冷却器的光谱。在电弱相变下面，几个新的定性通道开始起作用。最重要的是湮灭成电弱矢量玻色子，特别是W玻色子，以及希格斯粒子在运动学允许的情况下衰变成成对的冻结标量。
2015-01-20 astro-ph.CO hep-ph
Lifting the core-collapse supernova bounds on keV-mass sterile neutrinos
我们探讨了超新星核心中电子与keV质量的无菌中微子混合引起的能量和熵输运以及轻子数的变化。我们开发了一个径向和时间依赖的治疗的无菌电子中微子混合，包括普通物质的影响，无菌和电子反中微子之间的再转换，以及碰撞生产的无菌粒子的第一次。由于无菌粒子的生产对核心的组成和热力学性质的动力学反馈只会导致大混合角超新星物理学（$\sin^2 2 θ> 10^{-10}$）的重大影响。我们的研究结果表明，在超新星核心的电子无菌转换物理学的自洽评估将放松的界限上的无菌中微子混合参数在文献中报道的混合角小于$10^{-6}$，留下的参数空间的质量和混合角的无菌中微子相关的暗物质搜索不受超新星的约束。
2020-07-07 astro-ph.HE hep-ph
Pulsar Kicks from Active-Sterile Neutrino Transformation in Supernovae
对射电双星的观测表明，它们的速度很大，可能超过1000 km/s。在这项工作中，一个积极的无菌中微子转换机制，以提供这些大脉冲星踢的功效进行了研究。一个相空间为基础的方法是通过在质子中子星的MSW类共振，以改善估计的脉冲星踢，可以在这样的事件中产生的幅度，按照活动中微子的不育中微子的转换。其结果是，这种机制可以产生大的脉冲星反冲，而不会使恒星过冷。
2011-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Testing keV sterile neutrino dark matter in future direct detection experiments
我们以XENON 100、XENON 1 T和DARWIN为例，通过直接探测实验确定了无菌中微子温暗物质的约束条件。如果keV级的无菌中微子与靶材料的束缚电子发生非弹性散射，就会产生电子反冲信号。这可以用来限制无菌中微子的质量及其与活跃扇区的混合。虽然不能与来自X射线数据的天体物理学约束竞争，但这些约束是第一个直接实验室对无菌中微子暖暗物质的限制，并且在参数空间的某些部分将是对keV尺度中微子的最强限制。
2016-11-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Strong limits on keV-scale galactic sterile neutrino dark matter with stray light from NuSTAR after 11 years of operation
利用NuSTAR望远镜11年杂散光数据，对银河系keV尺度惰性中微子暗物质的辐射衰变信号设定了接近理论预测下限的强限制，仅剩小片参数空间未被排除。
2024-12-27 astro-ph.HE hep-ph
Constraining models for keV sterile neutrinos by quasi-degenerate active neutrinos
我们提出了一个关于keV无菌中微子暗物质的No-Go定理：如果keV尺度的无菌中微子扮演暗物质的角色，它们通常是不稳定的，它们的衰变产生天体物理单能X射线线。事实证明，在这条线上的观测约束是如此之强，它与在Casas-Ibarra矩阵R为实数的跷跷板I型框架中存在活性中微子的准简并谱相矛盾。对于没有CP破坏的模型，情况尤其如此。我们给出了这个定理的一般证明。虽然该定理（像每个No-Go定理一样）依赖于某些假设，但它适用的情况仍然足够普遍，可以为keV中微子模型的构建带来有趣的结果。事实上，根据下一代实验的结果，人们可能会排除keV无菌中微子的整个模型。
2013-02-25 astro-ph.CO hep-ph
7 keV Sterile neutrino dark matter in $U(1)_R-$ lepton number model
利用最近观测到的仙女座星系和包括英仙座星系团在内的各种星系团的X射线谱中3.5 keV左右的X射线线信号，研究了具有$U(1)_R-$轻子数的超对称模型中keV不育中微子的现象.这个模型不仅提供了一个小的树级质量的活动中微子之一，但也提出了一个合适的温暖的暗物质候选人的形式与活跃的可忽略不计的活跃-不育的混合的不育中微子。一旦考虑到单圈辐射修正，轻中微子的质量和混合就可以得到解释。这个模型的标量扇区可以容纳质量为$\sim$ 125 GeV的希格斯玻色子。在这个模型中，引力子是最轻的超对称粒子（LSP），我们还研究了这种质量为$\sim \mathcal O$（GeV）的轻引力子的宇宙学意义。
2014-10-27 astro-ph.CO hep-ph
New Production Mechanism for keV Sterile Neutrino Dark Matter by Decays of Frozen-In Scalars
我们提出了一种新的keV无菌中微子暗物质产生机制。在我们的设置中，我们假设存在一个标量单线态粒子，它在早期宇宙中从未进入热平衡，因为它只通过一个非常小的希格斯门相互作用耦合到标准模型场。对于合适的耦合值，标量可以经历所谓的冻结过程，并以这种方式在早期宇宙中有效地产生。然后这些标量衰变成keV的无菌中微子，并产生正确的暗物质丰度。虽然类似的设置中的标量没有进入热平衡，然后冻结之前已经研究过，这里提出的机制是新的，并代表了一个通用的扩展已知的情况。我们进行了详细的数值计算DM生产使用一组耦合玻尔兹曼方程，我们说明了成功的区域中的参数空间。我们的生产机制甚至可以在完全不存在活性-无菌混合的模型中工作。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Supernova Bounds on keV-mass Sterile Neutrinos
keV质量的不育中微子是暖暗物质最有希望的候选者之一，它可以解决冷暗物质方案中遇到的小尺度问题。我们提出了一个详细的研究，这样的不育中微子在超新星核心的生产，并得出严格的界限上的活性不育中微子混合角和不育中微子质量的基础上的标准能量损失的论点。
2015-04-10 hep-ph
NuSTAR Tests of Sterile-Neutrino Dark Matter: New Galactic Bulge Observations and Combined Impact
我们分析了两个专门的NuSTAR观测与曝光${\sim}190$ KS位于${\sim}10^\circ$从银河系平面，一个以上，另一个以下，从无菌中微子暗物质的辐射衰变的X射线线搜索。选择这些场是为了尽量减少天体物理学的x射线背景，同时保持在暗物质晕的致密区域附近。我们没有发现异常的X射线线的能量范围为5- 20 keV，对应于不育中微子质量10- 40 keV的证据。在通过中微子混合产生的不育中微子的背景下解释，这些观测提供了在10- 12千电子伏的质量范围内的主要限制，在这个范围内的一个因素${\sim}2$改善以前的限制。我们还比较了我们的结果，蒙特卡罗模拟，表明在我们推导的极限波动不占主导地位的系统效应。目前正在开发的仪器背景的最新模型将提高NuSTAR对异常X射线线的灵敏度，特别是对3- 5千电子伏的能量。
2020-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Heavy sterile neutrino emission in core-collapse supernovae: Constraints and signatures
在坍缩的超新星（SN）核中，可以产生质量为${\mathcal O}(100)$ MeV的重惰性中微子与活性中微子的混合。为了避免过多的能量损失，缩短SN 1987 A中微子暴的观测持续时间，我们证明了活跃-惰性中微子混合角应满足$\sin^2 θ\lesssim 5 \times 10^{-7}$ .对于与tau风味的混合物，该结合比来自实验室搜索的结合强得多。此外，我们表明，在可行的参数空间中，这种“重”的不育中微子在SN信封的衰变将导致一个非常有活力的子活动中微子流量，如果不是太远低于目前的限制，这将是可检测的大型地下中微子天文台，如超级神冈，作为一个（稍微延迟时间）的高能量碰撞在即将到来的银河系SN事件的频谱。
2019-12-23 astro-ph.HE hep-ph
Leptogenesis in models with keV sterile neutrino dark matter
我们用千电子伏的无菌中微子暗物质分析了标准模型规范扩展中的leptogenesis。我们发现，在这些模型中，观测到的宇宙暗物质丰度和正确的重子不对称性可以同时出现。暗物质丰度和稀薄生成都是由同一个重右手中微子的非平衡衰变控制的。
2013-07-31 hep-ph
Sterile neutrino dark matter bounds from galaxies of the Local Group
我们发现，基于正则振荡（非共振）生产的不育中微子暗物质是不一致的，在$>99$ %的置信度与本星系群的观测。我们使用银河系矮卫星星系的相空间密度，以及基于M 31类似物的$N$ -体模拟的次晕计数的$8.8$ keV（相当于$1.8$ keV热质量）的限制，对$2.5$ keV（相当于$0.7$ keV热质量）的非共振无菌中微子质量设置下限。结合改进的质量上限来自显着更深的X射线数据的M 31的背景变化的充分考虑，我们表明，仍然有很小的空间，非共振生产，如果不育中微子解释$100$ %的暗物质丰度。共振和非振荡无菌中微子生产仍然是可行的机制，产生足够的暗物质无菌中微子。
2013-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Searches for sterile neutrinos and axionlike particles from the Galactic halo with eROSITA
暗物质可能是由“温暖”的粒子组成的，例如keV质量范围内的无菌中微子，它们可以通过混合衰变成光子，因此可以被X射线望远镜探测到。当类轴子粒子（ALP）与标准模型粒子耦合并衰变为keV范围内的光子时，X射线望远镜也可以探测到。这两种粒子都可以解释未识别的3.5 keV线，有趣的是，XENON 1 T观察到过量的电子反冲事件，最突出的是在2-3 keV。一种解释可能是ALPs的起源，在光子产生被抑制的无异常对称模型中，这还没有被X射线约束排除在外。我们研究了来自星系晕的漫射辐射，并计算了eROSITA进行的全天X射线巡天对确定不育中微子或ALP暗物质的灵敏度。我们估计的边界上的混合角的不育中微子和耦合强度的ALP。经过四年的数据采集eROSITA，我们希望设置严格的限制，特别是，我们希望坚定地探测混合角$\sin^2(2θ)$高达近两个数量级以下的最佳拟合值解释不明的3.5千电子伏线。此外，使用eROSITA，我们将能够探测光子和电子耦合的ALP参数空间，并可能确认XENON 1 T过量的ALP来源。
2021-07-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Influence of a keV sterile neutrino on neutrino-less double beta decay -- how things changed in the recent years
早期关于暗物质keV惰性中微子对无中微子双β衰变影响的研究得出结论，衰变率没有显著的改变。这些研究只集中在质量的千电子伏以上的无菌中微子2和4千电子伏，分别为某些生产机制的动机。另一方面，已经提出了替代的生产机制，放宽了质量的下限，新的实验数据也是可用的。因此，更新研究是及时和值得的。我们专注于最新的数据，即，最新的钱德拉和XMM-牛顿观测边界的X射线线源于辐射千电子伏无菌中微子衰变，以及新的测量以前未知的轻子混合角$θ_{13}$。虽然以前的工作可能有点短视，但新的观测界限确实使keV的无菌中微子对无中微子双β衰变的影响变小了。即使不是所有的暗物质都是由keV的惰性中微子组成，这个结论也是成立的。
2014-02-07 hep-ph
Sensitivity of Next-Generation Tritium Beta-Decay Experiments for keV-Scale Sterile Neutrinos
我们研究了氚$β$衰变实验对keV级无菌中微子的灵敏度。在keV质量范围内的残余无菌中微子可以对宇宙的冷和热暗物质含量做出贡献。这项工作表明，一个大规模的氚β衰变实验，类似于正在建设中的KATRIN实验，可以达到$\sin^2θ\sim 10^{-8}$的活性-无菌中微子混合的统计灵敏度。研究了氚$β$ -衰变谱的已知理论修正中的不确定性对灵敏度的影响，发现不影响灵敏度。它表明，控制不相关的系统效应将是在这样的实验中的主要挑战之一。
2014-12-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Deriving Models for keV sterile Neutrino Dark Matter with the Froggatt-Nielsen mechanism
质量在千电子伏左右的惰性中微子是暖暗物质的一个有吸引力的粒子物理候选者。虽然已经提出了许多框架，这些中微子可以满足所有的唯象约束，但几乎没有任何已知的模型可以解释这样一种特殊的质量模式，一个在keV尺度上的不育中微子和另外两个相当重，同时与低能中微子数据兼容。在本文中，我们提出了基于Froggatt-Nielsen机制的模型，可以给出这样的解释。我们解释了如何分配Froggatt-Nielsen收费在一个成功的方式，我们给出了详细的讨论，所有的条件要满足。事实证明，当试图仔细考虑所有约束时，电荷分配的典型任意性大大降低。此外，我们提出了一些简化模型的分析计算，而准完美的模型被发现数值。
2011-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Closing in on Resonantly Produced Sterile Neutrino Dark Matter
我们进行了详尽的扫描允许的共振生产制度的无菌中微子暗物质，以提高约束暗物质结构所产生的非热无菌中微子能谱。小尺度结构的限制是特别敏感的大轻子不对称性/小的混合角，导致相对温暖的不育中微子动量分布。我们重新审视银河系次晕计数的限制，并将其与最近的搜索无菌中微子衰变的X射线发射。他们一起排除了质量范围7.0 keV < m_nu_s < 36 keV之外的模型，以及在95% CI或更高时小于15 x 10-6每单位熵密度的轻子不对称性。我们还发现，虽然参数空间的一部分仍然不受约束，subhalo计数和X射线数据的组合表明，候选人3.55 keV的X射线线信号可能来自7.1 keV的无菌中微子衰变是不利的93% CI。
2017-03-29 astro-ph.CO hep-ph
Possible Capture of keV Sterile Neutrino Dark Matter on Radioactive beta-decaying Nuclei
在费米子质谱中存在一个跨越O（0.5）eV ~ O（0.5）MeV六个数量级的“沙漠”。我们认为，它可能容纳一个或多个千电子伏的不育中微子作为一个自然的候选人，温暖的暗物质。为了说明这一观点，我们简单地假设存在一个keV的惰性中微子nu_4，它的味本征态nu_s与三个活性中微子弱混合。在自洽参数化下，我们阐明了nu_4和β衰变辐射衰变中不同的活性-无菌中微子混合因子。在实验室中直接探测这种keV的无菌中微子暗物质原则上是可能的，因为nu_e的nu_4分量在被放射性β衰变核捕获时可以在电子能谱上留下明显的印记。我们对捕获反应nu_e + ^{3}H \to ^{3}He + e^-和nu_e + ^{106}Ru \to ^{106}Rh + e^-在β衰变背景下的特征进行了分析，并得出结论，从长远来看，这种实验方法可能不是没有希望的。
2010-11-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Production of Sterile Neutrino Dark Matter and the 3.5 keV line
最近观测到的一条能量为3.5 keV的X射线线主要来自星系团，这引发了一场关于我们是否可能看到了暗物质信号的讨论。如果得到证实，这个信号可能来自一个质量为7.1 keV的衰变无菌中微子。这样的粒子可以构成所有的暗物质，但尚不清楚它是如何在早期宇宙中产生的。在这封信中，我们表明，这是可能的区别不同的生产机制与当今的天文数据。最严格的限制来自莱曼-α森林，似乎不赞成所有的，但在文献中提出的主要产生机制之一，这是通过衰变的重标量单态的生产。确定产生机制将有助于确定X射线信号是否确实包含暗物质的间接探测。
2015-02-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraining sterile neutrinos by core-collapse supernovae with multiple detectors
eV尺度的无菌中微子被用来解释实验中的一些反常结果，\textit{such as}是指LSND中反应堆中微子通量的不足和$\barν_μ\to\barν_e$的过剩。这一假设可以通过未来的核心坍缩超新星中微子探测独立地进行测试，因为活性-无菌混合方案会影响超新星内部中微子的味道转换。在这项工作中，我们计算预测的超新星中微子事件在未来的探测器- DUNE，超K，和朱诺-在中子化爆发阶段发射的中微子时，亮度的$ν_e$占主导地位的其他口味。我们发现，对于一个超新星发生在10千秒差距内，在事件数的差异与无菌中微子允许排除无菌中微子假设在超过$99\%$的置信水平鲁棒。在$\sin^22θ_{14}$ - $Δm_{41}^2$平面上，导出的无菌中微子混合参数的约束条件比宇宙学和正在进行或计划中的反应堆实验的结果好两个数量级以上.
2021-03-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Direct Search for keV Sterile Neutrino Dark Matter with a Stable Dysprosium Target
我们研究了一种新的方法来寻找keV级的不育中微子，可以解释暗物质。如果中微子的质量大于2.83 keV，那么被捕获在我们星系中的中微子可以被捕获在稳定的$^{163}$ Dy上。两个实验实现研究，一个积分计数的$^{163}$ Ho原子在富含镝的矿石和新兴的电子光谱的实时测量中的镝为基础的检测器。捕获率相比，太阳中微子和放射性背景。使用几千克$^{163}$ Dy的积分计数实验可达到$10^{-5}$的无菌-活性混合角$\sin^2θ_{e4}$的灵敏度，显著超过当前实验室限值。可以通过实时实验探索低至$\sin^2θ_{e4} \sim 10^{-7}$ / $\rm m_{^{163}\rm Dy}\rm{(ton)}$的混合角。
2016-09-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Interactions of keV sterile neutrinos with matter
质量为几keV的无菌中微子是一个很好的暗物质候选者，它也可以通过冷却的中子星的无菌中微子的各向异性发射来解释观测到的中子星的速度。我们讨论了这些遗迹粒子与物质的相互作用，并评论了未来直接探测实验的前景。一个残余的无菌中微子可以通过无菌-活性混合与物质费米子通过电弱电流相互作用，最终状态包含一个相对论活性中微子。撞击到物质费米子上的反冲动量由无菌中微子质量决定，足以使原子发生碰撞并翻转原子核的自旋。虽然这表明直接实验检测的可能性，我们计算的速率，并表明，建立一个现实的检测器所需的大小将是一个艰巨的挑战。
2010-01-29 hep-ph
Beta and Neutrinoless Double Beta Decays with KeV Sterile Fermions
受KATRIN实验探索$[1-18.5]$ KeV质量范围内KeV中微子存在的能力的启发，我们探索了包含无菌中微子的标准模型的最小扩展的可行性（即3 + $N$框架），并研究它们在β能谱和无中微子双β衰变有效质量中可能产生的影响，对于轻中微子光谱的两种可能的排序情况。我们还探讨了如何这两个观测值可以区分动机低规模的跷跷板实现涉及千电子伏不育中微子。我们的研究涉及具有两个右手中微子的I型跷跷板的前景，以及逆跷跷板和线性跷跷板的组合，其中标准模型被两个准简并无菌费米子最小限度地扩展。我们还讨论了探索后一种情况下寻找双扭结在KATRIN的可能性。
2019-01-09 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 Sterile Neutrino Dipole Portal with SN1987A and Low-Energy Supernovae
本研究通过SN1987A和低光度IIP型超新星观测，利用积分光度法改进冷却界限，并约束惰性中微子偶极子耦合强度至$10^{-11}$ GeV$^{-1}$，发现质子Primakoff上散射主导低质量惰性中微子产生。
2024-02-02 hep-ph
KeV Warm Dark Matter and Composite Neutrinos
基本keV惰性狄拉克中微子可以是复合中微子方案的天然成分。对于某种复合中微子理论，这些惰性中微子自然具有适当的混合角，可以共振产生温暖的暗物质（WDM）。或者，我们表明，这些不育中微子可以WDM产生的熵稀释热冻结出，与必要的熵产生所产生的不平衡衰变，而是从复合中微子部门的限制，提供了足够的过冷。
2012-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Resonantly-Produced 7 keV Sterile Neutrino Dark Matter Models and the Properties of Milky Way Satellites
通过共振Shi-Fuller机制产生的无菌中微子可以说是最简单的模型，用于解释最近朝向一些包含暗物质的物体的未识别X射线线的暗物质起源。在这里，我计算出在这个机制中产生信号所需的确切参数。这些模型预测的小尺度结构的抑制与本星系群和高$z$星系数约束是一致的。非常重要的是，这些模型中产生完整的暗物质密度所需的参数满足了先前确定的要求，成功地匹配了银河系的总卫星丰度，卫星的径向分布和质量密度轮廓，或“太大而不能失败"的问题。“我还讨论了如何进一步精确测定候选无菌中微子暗物质的详细性质，可以探测夸克-强子跃迁的性质，这发生在暗物质生产过程中。
2014-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
7 keV sterile neutrino Dark Matter in extended seesaw framework
仙女座星系和其他星系团（包括英仙座星系）的X射线光谱中出现的$3.5$ keV光子线可以解释为$7$ keV不育中微子暗物质候选者的信号，这是一种合理的解释。我们提出了一个新的扩展的跷跷板机制框架，其中最轻的无菌中微子作为暗物质的候选者，它衰变为光子和普通中微子占多余的3.5 keV的X射线线。为了实现这一思想，我们在SM轻中微子$ν_L$中加入了两种不同类型的中性费米子单线态（$S_L$，$N_R$），使轻中微子质量服从一般的线性跷跷板公式.在扩展的跷跷板框架下讨论了模型参数的互补性约束。有利的是，这个框架可以嵌入到一个$SO(10)$大统一理论。
2014-09-12 hep-ph
keV sterile neutrino dark matter in gauge extensions of the standard model
我们知道，千电子伏量级的无菌中微子是一种很好的暖暗物质候选者。我们研究如何实现这种可能性的背景下，规范扩展的标准模型。这种天真的期望导致了在这种设置中大量热过剩的无菌中微子。然而，我们发现，这是可能的使用的其他右手中微子的模型的平衡衰变稀释keV的不育中微子的密度，并实现所观察到的暗物质密度。我们提出了普遍的要求，应满足的规范扩展的标准模型，含有右手中微子，是可行的模型温暖的暗物质，并提供了一个简单的例子中的上下文中的左右对称模型。
2010-05-12 hep-ph
Relic keV sterile neutrinos and reionization
一个质量为几千电子伏的无菌中微子可以解释宇宙学上的暗物质，也可以解释观测到的暗物质的速度。我们发现，这些残余的无菌中微子衰变产生的X射线可以促进分子氢的产生，这可以加速气体的冷却和早期恒星的形成，这反过来又会导致宇宙在足够高的红移下再电离，与WMAP的结果一致。
2006-03-02 astro-ph hep-ph
Interactions of MeV and GeV sterile neutrinos with matter
宇宙学和天体物理学都认为可能存在不育中微子，这是一种暗物质候选者。在keV能标下，不育中微子与物质的相互作用已有文献研究。本文研究了MeV和GeV能量尺度下无菌中微子与原子的相互作用及其对原子电离的影响。我们还研究了MeV和GeV能量尺度下的不育中微子与原子核的相互作用。我们得到了这两种相互作用的相关截面。最后将所得结果与keV能量范围内的结果进行了比较。
2011-03-25 astro-ph.HE hep-ph
keV sterile neutrino Dark Matter
综述了keV无菌中微子暗物质的研究现状。在简短的介绍之后，我们开始对暗物质的非热产生进行一般性的讨论，这适用于在宇宙中产生无菌中微子暗物质的三种最常见的讨论机制：非共振，共振和衰变产生。每种情况下的主要目标都是计算动量分布函数$f(p,t)$，它包含了所考虑的暗物质设置的全部信息，至少在涉及其宇宙学方面。虽然这个量的实际计算存在一些困难，但从宇宙结构形成中获得界限是决定性的，这是区分不同类型生产的最关键的界限。我们将介绍这些界限，我们把得到的限制到一个适当的上下文中，从而说明了大量的相关参数空间是可用的，其中一部分是可测试的，特别是莱曼- $α$数据。
2017-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Non-Detection of X-Ray Emission From Sterile Neutrinos in Stacked Galaxy Spectra
我们进行了一个全面的搜索X射线发射线从不育中微子暗物质，最近声称的不明发射线的叠加X射线光谱的星系团和银河系和M31的中心。由于声称的发射线位于3.5 keV左右，我们专注于星系和星系群（掩盖了中心区域），因为这些物体发出的辐射非常少，高于$\sim 2$ keV，并提供了一个干净的背景，以检测发射线。我们开发了一种形式主义，最大限度地提高信号噪声衰减的暗物质发射线的加权每个X射线事件根据预期的暗物质配置文件。总共，我们检查81和89星系钱德拉和XMM-牛顿分别，总计15.0和14.6毫秒的积分时间。我们没有发现任何发射谱线的重要证据，这对质量在4.8-12.4 keV之间的不育中微子的混合角有很强的限制。特别是，如果Bulbul等人（2014）的3.57 keV特征是由于7.1 keV无菌中微子发射造成的，我们将在我们的两个样本中的$4.4σ$和$11.8σ$处检测到它。系统不确定性的最保守估计将这些约束减少到$4.4σ$和7.8 $σ$，或者让线能量在3.50和3.60 keV之间变化将这些约束分别减少到$2.7σ$和$11.0σ$。与以前的限制，我们的测量不依赖于模型的X射线背景或假设的对数斜率的中心的暗物质配置文件。
2015-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark matter in galaxies: the dark matter particle mass is about 7 keV
暖暗物质（WDM）是指在keV尺度上质量为m的DM粒子。对于大尺度，（超过~ 100 kpc的结构）WDM和CDM产生相同的结果，与观测一致。对于中间尺度，WDM给出了正确的子结构丰度。在星系核心内部，低于~ 100 pc，N体WDM经典物理模拟是不正确的，因为在这样的尺度下量子WDM效应是重要的。WDM量子计算（M-Fermi方法）提供了与观测一致的星系核，星系质量，速度色散和密度分布。对于一个在热平衡（热遗迹）解耦的暗物质粒子，所有的证据都指向一个2 keV的粒子。值得注意的是，当无菌中微子质量约为7 keV时，无菌中微子从热平衡中解耦出来，其原始功率谱类似于2 keV的热遗迹。因此，WDM可以由7 keV的不育中微子形成。令人兴奋的是，Bulbul等人（2014）宣布探测到了一条簇X射线发射线，它可能对应于7.1 keV无菌中微子的衰变，中微子衰变混合角为\sin^2 2 θ~ 7 10^{-11}。这是支持无菌中微子WDM的进一步论据。重子在星系中占DM的10%或更少，预计将对纯WDM结果进行校正。DM粒子的探测依赖于粒子物理模型。在氚和铼的β衰变和霍尔米恩的电子俘获中可以检测到keV量级质量的不育中微子（主要的WDM候选者）。无菌中微子衰变为X射线可以通过观测DM支配的星系和黑体CMB谱的畸变来检测。到目前为止，没有一个有效的反对水资源需求管理的意见。
2014-11-11 astro-ph.CO hep-ph
Visible in the laboratory and invisible in cosmology: decaying sterile neutrinos
本文研究低再加热温度宇宙中 keV 量级惰性中微子的产生与约束，指出其经 $Z^\prime$ 或新标量暗衰变可规避宇宙学限制、缓解哈勃张力，并有望被实验室实验探测。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Phenomenology of $keV$ sterile neutrino in minimal extended seesaw
在最小扩展跷跷板（MES）框架下，探讨了单代$keV$尺度无菌中微子（$m_S$）作为暗物质候选者的可能性及其对无中微子双β衰变（$0νββ$）研究的影响.三个等级右手中微子被认为是解释中微子质量。我们还通过考虑最轻的RH中微子衰变为轻子和希格斯双重态的热轻子生成机制来解决重子生成问题。基于$A_4\times Z_4\times Z_3$味对称性建立了一个通用模型，用来解释中微子的正态和反层次质量分布。在$0νββ$中存在无菌质量（$m_S$）和活性-无菌混合（$θ_{S}$）时，观察到有效中微子质量的显著结果。从$0νββ$的结果给出了严格的上限上的活性无菌混合矩阵元素。为了在这个模型中确定不育中微子是暗物质，我们检验了不育中微子的衰变宽度和残余丰度，从而将不育质量（$m_S$）限制在一定的范围内。由$0νββ$和重子生成结果得到CP相和汤川耦合的约束区域。这些观察之间的相互关系也建立和讨论在这个框架内。
2020-07-06 hep-ph
Sterile neutrino signals from supernovae
我们研究了活动中微子和惰性中微子混合对超新星电子中微子通量（$F_e$）和反中微子通量（$F_{\bar e}$）与其他中微子和反中微子味总通量（$F_a$）之比的影响。我们假设标准模型中最重的中微子$ν_3$与一个无菌中微子混合，产生一对具有小质量间隙的质量本征态。使用密度矩阵形式主义，我们解决了数值的中微子状态的演化在超新星的信封，并确定作为一个功能的活动，无菌混合角和实验允许的范围内的标准活动的混合角$θ_{13}$的流量比$F_e/F_a$和$F_{\bar{e}}/F_a$。
2007-11-22 hep-ph
Improved Limits on Sterile Neutrino Dark Matter using Full-Sky Fermi Gamma-Ray Burst Monitor Data
一个~keV质量的无菌中微子是一个很好的暗物质候选者。它的衰变产生的X射线线为X射线望远镜提供了一个独特的目标。我们首次使用费米伽马射线太空望远镜上的伽马射线暴监测器（GBM）来寻找无菌中微子衰变线;我们的分析覆盖了能量范围10-25 keV（无菌中微子质量20-50 keV），这是Chandra，Suzaku，XMM-Newton和INTEGRAL等X射线和伽马射线卫星无法到达的。GBM极宽的视野使银河系暗物质晕的很大一部分能够被探测。经过仔细的数据切割，我们获得了约53天的全天观测数据。我们观察到朝向银河系中心的光子过多，正如天体物理发射所预期的那样。我们在能谱中寻找无菌中微子衰变线，没有发现明显的信号。由此，我们得到了不育中微子混合角的上限作为质量的函数。在无菌中微子质量范围25-40千电子伏，我们提高了以前的上限约一个数量级。更好地了解探测器和天体物理背景，以及探测器的响应，将进一步提高与GBM搜索的灵敏度。
2015-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Sterile neutrino dark matter in $B-L$ extension of the standard model and galactic 511 keV line
惰性右手中微子可以自然地嵌入标准模型的低标度规范$U(1)_{B-L}$扩展中。我们表明，在一个低再热的情况下，这样的中微子是一个有趣的候选人的暗物质。我们强调，如果中微子的质量是兆电子伏的顺序，那么它占测得的暗物质遗迹密度，也容纳了观测到的流量511千电子伏的光子从银河系隆起。
2008-12-22 astro-ph hep-ph
Supernova bound on keV-mass sterile neutrinos reexamined
为了避免超新星核心的能量损失，在m_s > 100 keV的情况下，严格限制活动-无菌中微子混合。当m_s较小时，物质效应抑制了有效混合角，但在共振能量范围内有效混合角有所增强。我们研究了ν_τ-ν_s混合的情况，其中由于ν_s超过\bar ν_s发射或反之亦然，导致ν_τ- \bar ν_τ不对称性的建立，从而降低了总的发射速率。在温暖的暗物质范围m_s < 10 keV中，混合角基本上不受约束。
2011-05-26 astro-ph.SR hep-ph
Comprehensive constraints on heavy sterile neutrinos from core-collapse supernovae
本研究改进了超新星冷却论证下的活性-惰性中微子混合约束计算，纳入中性流、带电流相互作用等新通道，扩展俘获态约束，研究重惰性中微子衰变影响，并明确其与宇宙学、实验室搜索的互补性。
2024-03-10 hep-ph
Radiative decay of keV-mass sterile neutrinos in a strongly magnetized plasma
研究了典型质量为10 keV的无菌中微子在强磁场和简并等离子体中的辐射衰变。充分考虑了相对于真空的强修正的光子色散关系。分析了相对论和非相对论等离子体的极限情况。在强磁化等离子体的衰减率作为电子数密度的函数进行了比较与非磁化的情况下。我们发现强磁场抑制了等离子体对衰变速率的催化作用。
2015-01-07 hep-ph
Realistic sterile neutrino dark matter with keV mass does not contradict cosmological bounds
以前的无菌中微子暗物质模型与宇宙学数据的拟合假设了一种特殊的产生机制，这并不代表当前中微子振荡数据中最有动机的粒子物理模型。这些分析排除了小于8-10 keV的无菌中微子质量。在这里，我们专注于共振产生的无菌中微子。我们表明，它们的宇宙学签名可以近似的混合冷加暖暗物质（CWDM）。我们使用最近的结果LambdaCWDM模型表明，对于每个质量大于或等于2 keV，至少存在一个模型的不育中微子占的全部暗物质，并符合莱曼α和其他宇宙学数据。共振产生发生在nuMSM（标准模型的三个右手中微子的扩展）的框架内。我们检查允许的模型对应于与中微子振荡数据、重子生成和所有其他暗物质边界一致的参数值。
2008-12-17 astro-ph hep-ph
Synergy Between Hubble Tension Motivated Self-Interacting Neutrino and KeV-Sterile Neutrino Dark Matter
本文研究哈勃张力解所需的中微子自相互作用与KeV惰性中微子暗物质产生机制之间的协同参数空间，发现大量同时满足两者且不受X射线约束的区域，并在O(10) TeV超对称破缺框架中自然实现相关参数。
2023-01-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Subdominant Dark Matter sterile neutrino resonant production in the light of Planck
很少有独立探测到能量为$\sim$ 3.5 keV的弱X射线线的报道。如果这个信号将被证实是质量为~7.1 keV的衰变DM无菌中微子的签名，那么宇宙学观测值应该与它的性质一致。本文耦合处理了无菌中微子共振产生方案中的弱退耦、原始核合成和光子退耦阶段，包括通过N_eff的额外辐射能量密度。我们计算的辐射和物质扰动，包括在膨胀的宇宙中的活性-无菌味转换的全共振扫描解决方案。我们证明了宇宙学测量与次主导DM不育中微子共振产生符合，参数如下（95 CL时的误差）：无菌中微子质量6.08 \pm 3.22 keV，混合角\sin^2 2 θ< 5.61 x 10^{-10}，每味轻子数L_4 = 1.23 \pm 0.04，无菌中微子质量分数f_v < 0.078。我们的结果与文献[62]中从线性大尺度结构约束中推导出的产生全暗物质密度的无菌中微子共振产生参数符合得很好。
2015-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Reviving keV sterile Neutrino Dark Matter
我们提出了一种新的产生keV无菌中微子暗物质的机制，它既不依赖于无菌和活性中微子之间的振荡，也不依赖于额外的重粒子的衰变。相反，暗物质中微子是由热冻结产生的，很像一个典型的WIMP。挑战在于平衡一个大的汤川耦合，使一方面在早期宇宙中的不育中微子热化，和一个足够小的汤川耦合，使它们在宇宙学尺度上是稳定的。我们通过实现不同的汤川耦合来解决这个问题。我们实现这一点，通过使用一个三无菌中微子跷跷板扩展SM和嵌入到一个Froggatt-Nielsen模型与一个单一的黄酮。由于在电弱相变过程中黄子的vev发生了变化，费米子的有效汤川耦合在相变前后具有不同的值，从而允许成功的暗物质起源。此外，层次结构的味道减轻和轻中微子质量的起源解释的相互作用的跷跷板和Froggatt-Nielsen机制。
2022-10-31 hep-ph
Large neutrino mass in cosmology and keV sterile neutrino dark matter from a dark sector
该研究提出扩展跷跷板模型，通过暗扇区U(1)规范相互作用使暗物质与标准模型微中子热平衡，抑制活跃中微子丰度，从而调和宇宙学中微子质量与暗物质问题，并预言有效中微子种类数微增，可被未来CMB任务探测。
2025-04-19 astro-ph.CO hep-ph
On the keV sterile neutrino search in electron capture
低温微量热（CM）和高精度潘宁阱质谱（PT-MS）联合研究原子轨道电子俘获（EC）可以揭示质量为0.5 - 100 keV的重无菌中微子的可能存在。在原子轨道电子被原子核捕获后，不育中微子会扰动CM测量的原子去激发光谱的形状。这种效应应该可以从不同轨道的捕获概率的比值中观察到。比值对无菌中微子贡献的灵敏度强烈依赖于EC跃迁的母核和子核之间的质量差的精确度，例如，在某种化学元素的不同同位素中的这种概率比的比较允许人们排除许多系统的不确定性，从而可以在低于1%的水平上确定无菌中微子的贡献。几个电子捕获过渡适合这样的测量进行了讨论。
2014-02-18 hep-ph
Soft L_e-L_mu-L_tau flavour symmetry breaking and sterile neutrino keV Dark Matter
我们讨论了如何$L_e-L_μ-L_τ$味对称性，软破导致千电子伏不育中微子，这是一个主要的候选人温暖的暗物质。据我们所知，这是第一个将味对称性同时应用于活性中微子和无菌中微子的模型，同时解释了活性中微子的性质和这种奇特的暗物质场景。关键的一点是，不同尺度的对称性破缺和质量矩阵中的对称性保持项导致一个右手中微子，它几乎是无质量的相比，其他两个。此外，我们自然地预测消失的$θ_{13}$和最大的$θ_{23}$，而正确的值$θ_{12}$必须来自带电轻子的混合。我们还可以预测轻中微子的精确质谱，这将在不久的将来得到验证。
2010-11-22 hep-ph
Cosmological Dependence of Sterile Neutrino Dark Matter With Self-Interacting Neutrinos
未被探索的中微子相互作用可能是理解暗物质（DM）本质的关键。特别是，具有新的自相互作用的活性中微子可以产生keV质量的无菌中微子，通过Dodelson-Widrow机制为大范围的活性无菌混合值占整个DM。这种产生通常发生在宇宙中一个未知时代的大爆炸核合成（BBN）之前。我们评估如何混合范围的千电子伏质量的不育中微子DM是受早期宇宙前BBN宇宙学的不确定性。这是特别相关的确定可行的参数空间的无菌中微子搜索允许所有天体物理学的限制，以及宇宙学，因为检测到一个无菌中微子可能构成第一次观察到一个粒子提供信息的前BBN时代。我们发现，在早期宇宙宇宙学和中微子相互作用的组合不确定性显着扩大了允许的参数空间的不育中微子，可以构成整个DM。
2021-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
keV Sterile Neutrino Dark Matter from Singlet Scalar Decays: Basic Concepts and Subtle Features
我们对早期宇宙中单重标量衰变产生keV无菌中微子暗物质（DM）进行了详细的说明性研究。在目前的研究中，我们专注于提供一个明确的和一般的概述，这种生产机制。第一次，我们研究所有可能的制度的动量分布函数，我们通过求解玻尔兹曼方程系统的水平。这些量包含了关于生产过程的全部信息，这使得我们不仅可以跟踪DM生成的演变，还可以考虑与光谱相关的所有边界，例如结构形成或避免太多暗辐射的约束。特别是，我们表明，这种简单的生产机制，根据制度，导致强烈的非热DM光谱，甚至可能具有一个以上的峰值的动量分布。这些情况可能会对宇宙结构的形成产生特别有趣的影响，因为它们的分析需要更精细的工具，而不是使用自由流视界的简单估计。在这里，我们提出的机制，包括所有的概念和微妙之处，现在使用的假设，相对论自由度的有效数量是恒定的DM生产过程中，这是适用于一个显着的部分参数空间。这使我们能够得到分析结果来支持我们详细的数值计算，从而导致最全面的图片千电子伏无菌中微子DM生产的单重标量衰变存在到现在。
2015-06-17 astro-ph.CO hep-ph
