Left-right asymmetry calculation comparisons and projected sensitivity to the weak mixing angle in polarized Bhabha scattering at 10.58 GeV
该研究比较 ReneSANCe 与独立 NLO 对极化 Bhabha 散射左右不对称性的计算，并评估 SuperKEKB 极化升级后 Belle II 对弱混合角的高精度测量灵敏度。
2025-06-10 hep-ex hep-ph
Updated and Projected Cosmic Microwave Background Bounds on WIMP Annihilation
MIT（麻省理工学院）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
该研究更新了CMB对WIMP湮灭的约束，并预测未来巡天将通过结合低噪声卫星和高分辨率地面观测，将约束改进约60%。
2025-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Semiconductor Probes of Light Dark Matter
质量低于1 GeV的暗物质在传统的直接探测实验中基本上是不可观测的。然而，新提出的技术将允许检测半导体材料中的单电子事件，其阈值显著降低。这将允许探测质量为MeV的暗物质。与其他检测技术相比，半导体由于其约eV的低电离能而允许增强的灵敏度。这种探测器对具有电和磁偶极矩的暗物质特别敏感，其范围超过电流范围许多数量级。可观测到的偶极矩相互作用可以由质量高达1000 TeV的新粒子产生，这为当前对撞机无法达到的尺度提供了一个窗口。
2012-11-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Velocity Dependent Dark Matter Interactions in Single-Electron Resolution Semiconductor Detectors with Directional Sensitivity
我们研究了暗物质与普通物质相互作用的速度和反冲动量依赖性。特别是我们专注于单电子分辨率的半导体探测器，它允许亚GeV的暗物质质量的实验评估。我们发现，在一个特定的质量范围内，取决于探测器材料，暗物质相互作用的结果，在一个信号的特点是每天调制。此外，我们发现这种调制的详细结构是敏感的速度和动量依赖的暗物质相互作用。我们确定了这些影响的患病率的最佳质量范围。
2019-03-20 hep-ph physics.ins-det
Connecting Primordial Black Hole to boosted sub-GeV Dark Matter through neutrino
对WIMP之外的其他暗物质候选者的探索激发了银河系中的原始黑洞或亚GeV暗物质粒子。目前，来自PBH蒸发的中微子作为一种新的介质，在陆地实验中提高了亚GeV DM并留下了签名。我们探讨了由PBH蒸发产生的中微子流（PBH $ν$ BDM）对DM的增强作用，从而将宏观PBH与亚GeV DM粒子联系起来。我们认为这个PBH $ν$ BDM的情况下，解释氙1 T千电子伏过量。亚GeV的DM-电子散射截面上的投影边界和DM的PBHs组成的分数$f_{\rm PBH}$施加为未来的实验。
2021-08-12 hep-ex hep-ph
The Migdal effect in semiconductors
当原子中的原子核发生碰撞时，由于米格达尔效应，有很小的概率非弹性地激发电子。在这封信中，我们提出了第一个完整的推导Migdal效应从暗物质-核散射的半导体，这也占多声子生产。该速率可以用材料的能量损失函数表示，我们用密度泛函理论（DFT）方法计算该能量损失函数。由于电子激发的间隙较小，我们发现半导体中Migdal效应的速率比原子靶高得多。因此，考虑半导体中的Migdal效应可以显着提高DAMIC，SENSEI和SuperCDMS等实验对亚GeV暗物质的灵敏度。
2021-09-03 hep-ex hep-ph
Projected Sensitivity of Paleo-Detectors to Dark Matter Effective Interactions with Nuclei
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of North Florida（北佛罗里达大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）
本文研究古探测器对暗物质与核相互作用的灵敏度，基于非相对论有效场论，考虑了不同散射类型和目标矿物的背景影响，比较了其灵敏度与现有实验的限制。
2026-03-13 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Direct Detection and Cosmological Constraints of Dark Matter with Dark Dipoles
Jilin University（吉林大学）；Peking University（北京大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
研究通过暗二极子直接探测和宇宙学约束亚GeV暗物质，发现低阈值半导体实验对限制暗偶极子相互作用有关键作用。
2026-07-24 hep-ph
Impact of uncertainties in the halo velocity profile on direct detection of sub-GeV dark matter
我们使用最先进的高分辨率宇宙学模拟的IllustrisTNG推导出的速度分布和局部密度的暗物质在像我们的银河系的星系，并找到一个实质性的传播在这两个数量。接下来，我们使用我们的研究结果来检查的灵敏度暗物质速度分布的地下搜索使用的电子散射锗和硅的目标。我们发现，子GeV的暗物质搜索强烈影响这些不确定性，不像核反冲搜索较重的暗物质，特别是在多个电子空穴模式，散射截面的灵敏度也较弱。因此，通过提高对较低电离阈值的灵敏度，不仅预计灵敏度将得到提高，而且对天体物理不确定性的依赖也将大大降低。
2020-01-24 hep-ph
Phonon-mediated Migdal effect in semiconductor detectors
探测器内的米格达尔效应为探测亚GeV暗物质粒子提供了新的可能性。虽然孤立原子中的Migdal效应已经有了很好的处理方法，但对于半导体中的价电子仍然缺乏连贯和完整的描述。类轫致辐射的方法是一个有前途的尝试，但它变成无效的DM质量低于几十兆电子伏。在本文中，我们提出了一个框架，其中声子被选为一个有效的自由度来描述半导体中的Migdal效应。在这幅图中，价电子通过虚声子的交换被激发到导电态，伴随着由入射DM粒子触发的多声子过程。在非相干近似下，这种方法可以有效地将半导体靶的灵敏度进一步推低到MeV DM质量区。
2022-08-29 hep-ph
Projected sensitivity of the ANUBIS detector to heavy neutral leptons
IPPP, Dept of Physics, Durham University（达勒姆大学物理与粒子物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学系）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Institut de Physique des 2 Infinis (IP2I), Lyon（里昂双无穷大物理研究所）
本文评估ANUBIS探测器在LHC上寻找重中性轻子（HNL）的灵敏度，对最小Majorana HNL模型在质量约6.4 GeV时达到$|V_{1e}|^2=1.8\times10^{-8}$的灵敏度，与其他实验互补。
2026-08-14 hep-ex hep-ph
Investigating Gamma-Ray Lines from Dark Matter with Future Observatories
我们研究了即将到来的伽马射线实验，如HESS-II，切伦科夫望远镜阵列（CTA），和伽马-400卫星的伽马射线光谱研究线功能的前景。作为一个例子，我们使用在费米-LAT卫星的公共数据中看到的130 GeV的窄特征。我们发现，所有三个实验应该能够自信地确认或排除这个130 GeV功能的存在。如果它是真实的，它应该以高于5 sigma的置信水平进行确认。假设它是暗物质来源的光谱特征，由于在100 GeV下的投影能量分辨率约为1.5%，如果相应的分支比与两个光子的分支比相当，那么伽马-400也应该能够分辨出γγ线和相应的Zγ或Hγ特征。它也将允许区分伽马射线线和内部韧致辐射光子产生的类似特征。
2012-07-29 astro-ph.CO hep-ph
Reconstructing WIMP properties through an interplay of signal measurements in direct detection, Fermi-LAT, and CTA searches for dark matter
我们研究了重建质量，散射，和湮灭截面的暗物质在新一代的大型地下探测器，氙-1 T，SuperCDMS和DarkSide-G2，结合扩散伽马辐射从费米-LAT观测46个本地螺旋矮星系和预计CTA的信号从银河系中心的灵敏度预计15年的数据的能力。为此，我们考虑了几个基准点跨越范围广泛的WIMP质量，不同的湮灭最终状态，和足够大的事件率，以保证在一个或多个实验中检测。如前所述，在100 GeV以下，原则上只有直接探测实验才能很好地重建WIMP质量。在还检测到费米-LAT处的信号的情况下，这可以额外地帮助限制σv和允许的衰变分支率。在大约100 GeV和几百GeV之间的中间范围内，直接和间接检测实验可以互补地使用，以改善各自的确定性，这在单个实验中充其量是相当差的，因此使得在这个质量范围内的WIMP重建非常具有挑战性。在大的WIMP质量，~1 TeV，CTA将有能力重建质量，湮灭截面，并允许衰变分支率非常好的精度为$τ^+τ^-$或纯轻子的最终状态，良好的$W^+W^-$的情况下，而$b\bar{b}$较差。通过减少系统不确定性、增加暴露量或通过在费米-LAT处进行额外的测量（这将有助于重建湮灭截面和允许的分支分数到不同的最终状态），可以潜在地实现实质性的改进。
2016-08-26 astro-ph.CO hep-ph
On the relation between Migdal effect and dark matter-electron scattering in isolated atoms and semiconductors
直接探测亚GeV暗物质的一个关键策略是寻找小的电离信号。这些可能会产生从暗物质-电子散射或当暗物质-核散射过程是伴随着一个“Migdal”electron. We表明，这两个过程的理论描述是密切相关的，这使得暗物质-电子和暗物质-核散射率之间的主要映射一旦指定的暗物质与物质的相互作用。我们探索这种参数关系的贵液目标，并首次提供了一个估计的“Migdal”的电离率在半导体中，是基于评估的晶体形状因子，占半导体能带结构。我们还提出了新的暗物质核散射限制下到暗物质质量为500千电子伏，使用已公布的数据从XENON 10，XENON 100，和SENSEI原型跳跃CCD。对于暗光子介质，暗物质-电子散射率占主导地位的迁移率低于100兆电子伏的暗物质质量。我们还提供了建议的实验与氙和硅目标的预测。
2020-02-03 hep-ph
Radion--QCD Interference in $t\bar t$ Production at the HL-LHC: Finite-Top-Mass Effects and Projected Sensitivity
Laboratory of Condensed Matter and Interdisciplinary Sciences, Unité de Recherche Labellisée CNRST (URL-CNRST), Faculty of Sciences, Mohammed V University in Rabat（拉巴特穆罕默德五世大学理学院凝聚态物质与跨学科学实验室，CNRST认证研究单位）
研究HL-LHC上顶夸克对产生中radion与QCD干涉，采用有限顶质量圈因子，发现峰-谷信号，预期灵敏度主要由干涉驱动，95% CL排除限达2.19-3.00 TeV。
2026-09-14 hep-ph
Constraints on heavy decaying dark matter with current gamma-ray measurements
在间接寻找暗物质的几种策略中，一种非常有希望的策略是从衰变的暗物质中寻找伽马射线。在这里，我们使用了从CASA-MIA、KASCADE、KASCADE-Grande、Pierre Auger天文台和望远镜阵列获得的最新的$10^5$到$10^{11}$ GeV的伽马射线通量上限。在质量为$m_\mathrm{DM}=[10^7-10^{15}]~\mathrm{GeV}$的范围内，我们得到了暗物质寿命的全局极限。我们提供了一组衰减通道选择为代表的界限。这里导出的约束是新的，覆盖了尚未探索的参数空间区域。我们将我们的结果与未来中微子望远镜的预测约束进行比较，以量化互补高能中微子搜索将获得的改进。
2021-11-16 astro-ph.CO hep-ph
SiC Detectors for Sub-GeV Dark Matter
我们建议使用碳化硅（SiC）的直接检测亚GeV的暗物质。SiC具有类似于硅和金刚石的性质，但具有两个关键优点：（i）它是一种极性半导体，允许对更广泛的暗物质候选者敏感;以及（ii）它存在于许多具有不同物理性质的稳定多晶型物中，因此对各种暗物质模型具有可调的敏感性。我们表明，SiC是一个很好的目标，寻找电子，核和声子激发散射的暗物质质量下降到10千电子伏，以及吸收过程的暗物质质量下降到10毫电子伏。结合其作为硅在其他探测器技术中的替代品的广泛使用及其与金刚石相比的可用性，我们的研究结果表明，SiC作为一种新型暗物质探测器具有很大的前景。
2020-08-19 astro-ph.CO cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Measuring the Migdal effect in semiconductors for dark matter detection
Migdal效应受到了暗物质直接探测团体的广泛关注，特别是由于它对亚GeV粒子暗物质的限制。目前，还没有实验证实米格达尔效应通过核散射使用标准模型探针。在这项工作中，我们扩展现有的计算的Migdal效应的情况下，中子-核散射，特别关注在硅中的中子散射角分布。我们确定的运动学制度，其中假设目前的计算中的Migdal效应举行中子散射，并证明，这些包括可行的中子校准计划。然后，我们应用这个框架，提出了一个实验策略来测量Migdal效应在低温硅探测器使用升级到费米实验室的NEXUS设施。
2023-03-22 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Exploring sub-GeV Dark Matter Physics with Cosmic Ray and Future Telescopes
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（暗物质与空间天文重点实验室，紫金山天文台，中国科学院）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（天文与空间科学学院，中国科学技术大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
利用宇宙射线和未来MeV望远镜探测亚GeV暗物质的湮灭过程及特性。
2025-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Beyond-DFT $\textit{ab initio}$ Calculations for Accurate Prediction of Sub-GeV Dark Matter Experimental Reach
该研究以硅为案例，指出传统Kohn-Sham密度泛函理论会高估亚GeV暗物质实验探测范围，引入GW近似的自能修正可提升预测准确性，为下一代暗物质探测器材料的理论计算选型提供参考。
2023-09-29 cond-mat.mes-hall hep-ex hep-ph
Direct detection and complementary constraints for sub-GeV dark matter
传统的直接寻找暗物质的方法，即在地下深处的探测器中寻找核反冲，受到了几乎完全丧失对轻暗物质粒子灵敏度的挑战。因此，在社区中有一个显着的努力，设计新的方法和实验，以克服这些困难，不断推动极限的最低暗物质质量，可以探测这种方式。从建模的角度来看，亚GeV的暗物质在核子上的散射基本上必须通过新的光介质粒子进行，因为对撞机搜索对接触型相互作用有非常严格的限制。在这里，我们提出了一个更新的编译的标量介质的情况下，相关的限制，包括一个新的估计不久的将来的灵敏度的NA 62实验以及详细的评估模型特定的限制大爆炸核合成。我们还得到更新和更普遍的限制DM粒子的宇宙射线向上散射，适用于任意的能量和动量的散射截面的依赖性。最后，我们强调，暗物质自相互作用，当超出常见的s波近似评估，放置严格的限制独立的暗物质生产机制。这些是，相关的参数空间，一般比较那些适用于通常研究的冻结的情况下。我们的结论是，现有的（或预期的）从加速器和天体物理学的约束，结合宇宙学的要求相结合，提出了强大的限制最大可能的核散射率。在参数空间的大多数区域中，这些至少与来自当前计划的直接检测实验的最佳预测限制竞争。
2020-03-24 astro-ph.CO hep-ph
Directional Detection of Dark Matter with Two-Dimensional Targets
我们提出了二维材料作为直接探测暗物质的目标。使用石墨烯作为一个例子，我们专注于暗物质散射沉积足够的能量的价带电子从目标弹出的情况下。我们表明，石墨烯的灵敏度暗物质的MeV到GeV的质量可以媲美，类似的曝光和背景水平，半导体目标，如硅和锗。此外，二维目标是一个很好的定向探测器，因为射出的电子保留了入射暗物质粒子的角度依赖性信息。这一建议可以通过PIMMY实验来实现，这是第一次有机会对亚GeV的暗物质进行定向探测。
2017-07-07 astro-ph.CO hep-ph
Advancing the phenomenology of GeV-scale axion-like particles
Theoretical Physics Department, CERN（欧洲核子研究中心理论物理部）；Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学）
本文提出了一种新的框架，以chiral旋转不变的方式处理GeV尺度轴子类粒子的相互作用，并考虑其与更重激发态的混合，从而改进了相关实验的预测和解释。
2026-02-03 hep-ph
Leptogenesis scenarios for natural SUSY with mixed axion-higgsino dark matter
具有辐射驱动的电弱自然性的超对称模型需要质量约为100-300 GeV的轻希格辛。QCD扇区中的自然性通过Peccei-Quinn（PQ）轴子引起，导致混合轴子-higgsino暗物质。超对称DFSZ轴子模型提供了超对称μ问题的一个解决方案，而小层次μ m_{3/2}可能是PQ和隐藏扇区质量尺度不匹配的结果。传统的引力子问题现在被axino和saxion问题所扩展，因为后者的粒子也可以导致WIMP或暗辐射的过度产生，或者违反BBN约束。我们计算区域的T_R与m_{3/2}平面允许的BBN，暗物质和暗辐射的限制，为各种PQ尺度的选择f_a。这些地区相比，热leptogenesis，非热leptogenesis，振荡sneutrino leptogenesis和阿弗莱克-丁leptogenesis所需的值。后三个在PQ尺度f_a~ 10^{10}-10 12} GeV的参数空间的宽范围内是允许的，这也是自然性所支持的：f_a~ \sqrt{μM_P/λ_μ} \sim 10^{10}-10 12} GeV。这些f_a值对应于稍高于投影ADMX搜索区域的轴子质量。
2015-10-02 astro-ph.CO hep-ph
A new feasible dark matter region in the singlet scalar scotogenic model
我们研究了一个最简单的可行的暗物质模型，它包含一个实单重标量、一个类矢量单重态和一个二重轻子。我们发现在新的汤川耦合的影响下，标量暗物质参数空间的允许区域有相当大的增强。汤川耦合与费米子扇区密切相关，在满足当前宇宙残余密度的暗物质参数空间中占主导地位。在大型强子对撞机（LHC）上可以观测到由新的费米子扇区产生的双轻子$+\slashed{E}_T$签名。我们进行这样的分析的背景下，14 TeV的大型强子对撞机实验与未来的积分亮度为3000 ${\rm fb^{-1}}$。我们发现，一个大的区域的参数空间可以探测的LHC实验。预测的排斥/发现达到直接重电荷费米子搜索在这个渠道进行了分析，通过执行一个详细的切割基于对撞机分析。从$ pp \rightarrow E_1^\pm E_1^\mp, E_1^\pm\rightarrow l^\pm S \rightarrow ll + \slashed{E}_T$通道的搜索中，对于轻暗物质$\mathcal{O}(10)$ GeV，投影排除轮廓达到3000 ${\rm fb^{-1}}$的$1050-1380~{\rm GeV}$。
2021-01-06 hep-ph
A general study of decaying scalar dark matter: existing limits and projected radio signals at the SKA
我们考虑一个衰变标量暗物质（DM）的质量$m_χ$在10 GeV - 10 TeV的范围内，并改变分支比的所有可能的两体SM的最终状态（不包括和包括$ν\barν$）的范围内$0\%-100\%$的总衰变宽度$Γ$使用几个天体物理和宇宙学观测收集的数据来获得约束。我们发现，$Γ\lesssim 10^{-26} - 10^{-27}\,{\rm s}^{-1}$（不包括$ν\barν$）和$Γ\lesssim 10^{-24} - 10^{-26}\,{\rm s}^{-1}$（包括$ν\barν$）是允许的，这取决于值的$m_χ$，这是最强大的上限$Γ$的通用衰减标量DM。然后，我们调查的前景，即将到来的平方公里阵列（SKA）射电望远镜在检测DM衰变引起的无线电信号起源于矮球状（dSph）星系。我们已经分类的DM参数空间，允许现有的观测，独立于每个单独的两体SM最终状态的分支比，在SKA的可检测性的基础上。排除$ν\barν$衰变模式，我们发现，在整个DM质量范围内考虑，$Γ\gtrsim 10^{-30}\,{\rm s}^{-1} - 10^{-29}\,{\rm s}^{-1}$是可检测的所有可能的分支比组合在SKA（假设100小时的观测时间），与保守的选择相关的天体物理参数。另一方面，当任意的分支比也允许的$ν\barν$衰变模式，DM衰变可以探测独立的分支比的每个SM最…
2022-09-01 astro-ph.HE hep-ph
Plasmon production from dark matter scattering
我们提出了第一次计算的等离子体激元生产率在半导体从原子核反冲对暗物质。这个过程类似于横向光子模式的韧致辐射，但是发射的是纵向等离子体激元模式。对于10 MeV - 1 GeV质量范围内的暗物质，我们发现等离激元韧致辐射率比弹性散射的韧致辐射率小4-5个数量级，但比横向韧致辐射率大4-5个数量级。由于等离子体激元可以衰减成电子激发，并具有由等离子体频率$ω_p$给出的特征能量，其中Si晶体中的$ω_p \approx 16$ eV，等离子体激元产生提供了独特的签名和新方法来检测来自亚GeV暗物质的核反冲。
2020-06-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The linear response theory approach to the sub-GeV dark matter in the Sun
本研究将线性响应理论的暗物质-电子散射公式应用于太阳介质，分析介质中效应对不同媒介子极限下暗物质散射的影响，推导的公式为太阳加速暗物质能谱计算及半导体靶等离激元探测提供基础。
2023-12-13 hep-ph
Probing the Dark Matter EFT with QUEST-DMC: Projected Sensitivities and Attenuation Ceilings
Royal Holloway University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Oxford（牛津大学）；University of Liverpool（利物浦大学）；RIKEN（理化学研究所）；UKRI STFC Rutherford Appleton Laboratory（英国研究与创新部科学和技术设施委员会鲁瑟福阿普尔顿实验室）
QUEST-DMC实验通过超流³He和纳米机械谐振器探测暗物质，利用低反冲能量阈值探测亚GeV暗物质，并在非相对论EFT框架下预测探测范围及耦合结构。
2026-02-27 hep-ph
21-cm Constraints on S-wave Dark Matter Annihilation with Subhalo-enhanced Effects
Luoyang Institute of Science and Technology（洛阳理工学院）；Chongqing University（重庆大学）
本文利用扩展的DM21cm数值方法结合SASHIMI-C半解析处理，研究子晕增强的S波暗物质湮灭对21厘米信号的影响，发现预期HERA极限在特定质量范围内强于现有约束。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Status and prospects of light bino-higgsino dark matter in natural SUSY
考虑到暗物质方向探测实验的最新进展，我们采用电弱微调测度$Δ_{EW}<30$，研究了自然超对称下的轻双希格西诺暗物质（$M_1<100$ GeV和$μ<300$ GeV）.通过施加各种约束，我们注意到：（i）对于$sign(μ/M_1)=+1$，DM遗迹密度和对撞机边界所允许的参数空间几乎可以被XENON 1 T（2017）实验中最近的自旋无关（SI）散射截面限制所排除。(ii)对于$sign(μ/M_1)=-1$，由于$h\tildeχ^0_1\tildeχ^0_1$耦合中的抵消效应，SI限制可以被规避，而相当严格的约束来自PandaX-II（2016）自旋相关（SD）散射截面限制，其可以分别排除高达约230 GeV和37 GeV的higgsino质量$|μ|$和LSP质量$m_{\tildeχ^0_1}$。此外，幸存的参数空间将被计划中的XENON 1 T实验或未来的HL-LHC三轻子搜索完全覆盖。
2017-12-20 hep-ph
Probing the ALP--Photon--Dark Photon Interaction through the Mono-Photon plus Missing-Energy Signature at a Muon Collider
Liaoning Normal University（辽宁师范大学）
本研究在1.5 TeV、积分亮度500 fb⁻¹的缪子对撞机上，通过单光子加缺失能量信号，探测类轴子粒子-光子-暗光子相互作用，极化束流配置灵敏度达O(10⁻⁵) GeV⁻¹，非极化配置达O(10⁻⁴) GeV⁻¹，可在宽质量范围实现灵敏探测。
2026-09-18 hep-ph
On the challenges of searching for GeV-scale long-lived particles at the LHC
许多暗物质的模型都预测了长寿命粒子（LLP），这些粒子可以在大型强子对撞机上产生惊人的信号。然而，现有的位移顶点搜索是针对重LLP定制的。在这项工作中，我们表明，这种偏见严重影响他们的灵敏度与质量在GeV级的LLP。为了说明这一点，我们考虑两个暗扇区模型与轻LLP强子衰变：一个强相互作用的暗扇区与长寿的异国介子，和一个希格斯暗扇区与长寿的黑暗希格斯玻色子。我们研究了现有的ATLAS搜索位移顶点和丢失的能量在这两个模型中的敏感性，发现当前的轨道和顶点切割导致光LLP的效率非常低。为了缩小这一差距，在目前的搜索程序，我们建议两个可能的修改的顶点重建和分析削减。我们计算这些修改的预计排除限制，并表明它们大大提高了对低质量或短衰变长度的LLP的灵敏度。
2021-03-11 hep-ex hep-ph
Exploring detection of nuclearites in a large liquid scintillator neutrino detector
本文以JUNO实验为例，探讨了未来大型液体闪烁体探测器中的核微粒。与以前的计算相比，对于基于液体闪烁体的探测器，将重新估计穿过液体闪烁体的核质粒子的可见能量。然后给出了JUNO对核通量的灵敏度。通过20年的运行，发现JUNO方案对核子质量$10^{15} \; {\rm GeV} \leq M \leq 10^{24}$ GeV和初速度$10^{-4} \leq β_0 \leq 10^{-1}$的灵敏度优于$7.7 \times 10^{-17} {\rm cm^{-2} s^{-1} sr^{-1}}$。请注意，JUNO将给出具有$1.6 \times 10^{13} \; {\rm GeV} \leq M \leq 4.0 \times 10^{15}$ GeV和典型星系速度$β_0 = 10^{-3}$的下行核质的最严格极限。
2017-01-18 hep-ex hep-ph nucl-ex
Excluding the Light Dark Matter Window of a 331 Model Using LHC and Direct Dark Matter Detection Data
我们筛选的影响，最近的希格斯精确测量，和最近的暗物质直接检测结果，对暗扇区的电弱扩展的标准模型，有一个复杂的标量作为暗物质。我们发现，在这个模型中的希格斯衰变到暗物质粒子，带电标量时，这些都是运动学上可用的，任何耦合强度不同，从所谓的希格斯门户大分支比。此外，我们还计算了由Higgs和$Z^{\prime}$玻色子过程驱动的与丰度和自旋无关的WIMP-核子散射截面。我们果断地排除了$1-500$ ~GeV暗物质窗口，并在应用LUX-2013极限后，找到了文献中关于模型对称性破缺尺度的最严格下限，即$10$ ~TeV。有趣的是，XENON 1 T的约束将能够排除整个$1$ ~GeV- $1000$ ~GeV暗物质质量范围。最后，为了完整性，我们计算了LHC的带电标量产生截面，并评论了在当前和未来LHC运行中检测的可能性。
2014-07-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exploring Fermionic Multiplet Dark Matter through Precision Measurements at the CEPC
由于环形正负电子对撞机的高亮度和干净的碰撞环境，通过精确的测量，可以通过环效应探索新的物理。在这项工作中，我们专注于两个暗物质模型，涉及额外的电弱费米子多重态。我们计算了它们对$e^+e^- \to μ^+μ^-, ~Zh, ~ZZ, ~W^+W^-$和$Zγ$五个过程的单圈修正，并利用投影灵敏度研究了CEPC的相应特征。我们发现，这些过程的可检测参数区域是互补的。综合分析表明，在95%的置信水平下，这两个模型中的暗物质$m_{χ^0_1}$的质量可分别探测到$ \sim 150~\mathrm{GeV}$和$\sim 450$ GeV.
2021-12-05 hep-ph
Dark photons and axion-like particles at the Electron-Ion Collider in China
本研究分析拟建的中国电子离子对撞机（EicC）对暗光子和类轴子粒子（ALPs）的探测灵敏度，指出其可通过位移顶点等搜索覆盖未探索参数空间，且ALPs探测灵敏度超现有约束，为新物理研究提供新机遇。
2024-12-09 hep-ph
Paleo-Detectors as a Novel Probe of Dark Matter-Nucleus Effective Interactions
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
该研究提出用古探测器探测暗物质，基于地质时间积累的矿物损伤径迹，在1 GeV/c²至10 GeV/c²暗物质质量区间，其对多种NREFT算符介导的相互作用灵敏度优于传统直接探测实验。
2026-08-28 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Solar Neutrinos as a Signal and Background in Direct-Detection Experiments Searching for Sub-GeV Dark Matter With Electron Recoils
对亚GeV暗物质（DM）相互作用产生的低能电子反冲敏感的直接探测实验也将通过相干中微子-核散射（CNS）对太阳中微子敏感，因为反冲核可以产生小的电离信号。太阳中微子本身就构成了一个有趣的信号，也是DM搜索的潜在背景，不能通过改进屏蔽、材料纯化和处理或改进探测器设计来控制或减少。我们探索这两种可能性，详细的半导体（硅和锗）和硅的目标，考虑几种可能性，在低能量的不可测量的电离效率。对于DM-电子散射搜索，中微子开始成为Si和Ge中暴露大于~1-10 kg-年的重要背景，并且在Si和Ge中暴露大于~0.1-1 kg-年。对于电子对玻色子DM（暗光子和类轴子粒子）的吸收，中微子对质量低于1 keV的粒子最重要，对中微子的影响也稍大。把中微子作为一个信号，我们发现，B-8中微子的CNS可以观察到~2西格玛的显着性与曝光的~2，7，和20千克-年，分别在锗，锗和硅，假设没有其他背景。我们给出了一个例子，这将如何限制非标准中微子相互作用。只有在电离效率足够大的情况下，才能检测到较低能量的中微子成分。在这种情况下，通过CNS观测PEP中微子需要在Si或Ge中暴露约10-100 kg-年（在Si或Ge中暴露约1000 kg-年），而观测CNO中微子将需要更多数量级的暴露。只有硅有可能探测到Be-7中微子。这些测量将允许在很宽的能量范围内直接测量电子-中微子的存活概率。
2018-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Light dark Higgs boson in minimal sub-GeV dark matter scenarios
光（亚GeV）暗物质的遗迹密度是从热冻结出来的最小方案必须包括新的光介质。特别是，一个非常好的动机的情况下，是一个新的“黑暗”的大质量矢量规范玻色子调解人。这种介质的质量项最自然地由“暗希格斯机制”获得，该机制导致存在一种通常长寿命的暗希格斯玻色子玻色子，其质量尺度与介质的质量尺度相同。我们研究的现象学和实验约束两个最小的，自洽的黑暗部门，包括这样一个光暗希格斯玻色子。在一个黑洞中，暗物质是伪狄拉克费米子，而在另一个黑洞中，暗物质是复杂的标量。我们发现，从BBN和CMB的约束是相当宽松的框架内，这样的最小暗部门。我们提出了在现有的和预计的质子束流转储实验中的暗希格斯玻色子的检测前景。我们表明，未来的搜索在像Xenon1T或LDMX实验可以探测所有相关的参数空间，补充各种即将到来的间接约束天体物理观测。
2018-03-14 hep-ex hep-ph
Naturalness of Light Neutralino Dark Matter in pMSSM after LHC, XENON100 and Planck Data
我们研究的可能性轻（低于46 GeV）中性伴暗物质（DM）的候选人在19参数的唯象最小超对称标准模型（pMSSM）的各种最近的实验结果，特别是从大型强子对撞机，氙100，普朗克。我们还研究了电弱微调的程度，这样一个轻的中性伴子的情况下，从搜索超对称性到目前为止的零结果。利用马尔可夫链蒙特卡罗似然分析的完整的pMSSM参数空间，我们发现，一个中性伴子DM质量> 10 GeV的原则上仍然可以满足所有现有的限制。我们的轻中性伴子解可以大致分为两个区域：（1）在10 - 30 GeV的中性伴子质量范围内的解是高度微调的，需要存在轻电子（低于100 GeV），以满足所观察到的DM遗迹密度。我们注意到，这些还没有被现有的LEP/LHC结果最终排除，并且需要对非统一的高吉诺质谱有效的专门分析来排除这种可能性。(ii)低微调的解决方案主要是在30 - 46 GeV的中性伴子质量范围内。然而，它的大部分已经被最新的XENON 100自旋无关直接探测截面上限排除，其余的允许点都在XENON 1 T的预计限制范围内。因此，我们表明，允许的MSSM参数空间的轻中性伴子DM低于LEP限制的46 GeV，可能在超对称模型没有高吉诺质量统一，可以完全访问在不久的将来。鉴于最近在一些直接检测实验中对DM信号的阳性暗示的声明，这可能是有用的。
2013-06-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Modulation Effects in Dark Matter-Electron Scattering Experiments
暗物质直接探测实验的下一个前沿之一是探索MeV到GeV的质量机制。这种轻的暗物质不携带足够的动能来产生可观测的核反冲，但它可以散射电子，产生可测量的信号。我们引入了一个半分析的方法来表征由此产生的电子散射事件在原子和半导体目标，改善以前的分析建议，低估了在高反冲能量的信号。然后，我们使用这个程序来研究电子散射信号的时间相关特性，包括调制分数，高次谐波模式和调制相位。的时间依赖性可以在一个非平凡的方式从核散射的情况下是不同的。此外，我们表明，暗物质在地球内部的相互作用可以显着扭曲的实验室帧相空间分布的亚GeV暗物质。
2017-09-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing Cosmic-Ray-Boosted and Supernova-Sourced Sub-GeV Dark Matter with Paleo-Detectors
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific (ICTP-AP), University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太分部，中国科学院大学）；Key Laboratory of DM and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（暗物质与空间天文重点实验室，中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Department of Physics and Institute of Theoretical Physics, Nanjing Normal University（南京师范大学物理系和理论物理研究所）
本文提出利用古探测器探测亚GeV暗物质，通过宇宙射线或超新星中热产生加速暗物质至半相对论速度，从而在地质时间尺度上记录核 recoil 能量，扩展了暗物质探测的参数范围。
2026-11-03 astro-ph.HE hep-ph
Next-To-Leading Order Differential Cross-Sections for $J/ψ$, $ψ(2S)$ and $Υ$ Production in Proton-Proton Collisions at a Fixed-Target Experiment using the LHC Beams (AFTER@LHC)
利用非相对论QCD（NRQCD）因式分解，计算了在$\sqrt{s}=$ 72 GeV和115 GeV能量下的$J/ψ$、$ψ(2S)$和$Υ(1S)$强子产生的产额，包括次首阶QCD修正.这两个质心能量分别对应于7~TeV和2.76~TeV核子束撞击固定靶的质心能量。我们研究的横截面集成在$p_t$作为一个功能的快度，以及$p_t$微分截面在中央快度区域。使用不同的NLO拟合结果的NRQCD长距离矩阵元素，我们评估的理论不确定性，这肯定是远远大于预计的实验不确定性与预期的20 FB $^{-1}$收集每年与AFTER@LHC。
2015-10-18 hep-ph
Electroweak Dark Matter at Future Hadron Colliders
在一个大类的情况下，暗物质（DM）粒子，属于标准模型（SM）的多重弱相互作用是具有挑战性的探测在直接检测实验中，由于环抑制截面。因此，在对撞机上直接生产对于寻找这样的DM候选者至关重要，根据目前的估计，未来运行的14 TeV LHC预计将探测质量约为300 GeV的SU（2）双线（类希格斯诺）DM和900 GeV的SU（2）三线态（类维诺）DM。我们研究了在拟议的27 TeV高能升级的LHC（HE-LHC）中，这种质量范围可以扩展到多远，并将结果与100 TeV强子对撞机的情况进行比较。在运行2 LHC升级的ATLAS跟踪系统的探测器设置类似之后，使用新的可插入B层（IBL），HE-LHC的消失带电径迹分析可以在95% C. L下探测高达600 GeV（2.1 TeV）的希格斯诺样（葡萄酒样）DM质量。另一方面，单喷流和缺少横向动量的搜索在95% C. L时的范围较弱，为490 GeV（700 GeV）。对于希格斯诺（类似葡萄酒）状态。在对撞机搜索中可获得的质量范围可以补充使用矮球状星系伽马射线的间接探测探测。
2019-04-12 hep-ex hep-ph
Neutrino constraints on inelastic dark matter captured in the Sun
本文研究太阳捕获的非弹性暗物质湮灭产生的中微子，发现大型地下中微子实验（如DUNE）在特定参数空间（轻夸克通道）比直接探测更灵敏，为探测此类暗物质提供新途径。
2023-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Enabling Thermal Dark Matter within the Vanilla $L_μ$-$L_τ$ Model
本研究探究$L_\mu$-$L_\tau$模型中的热暗物质，分析物质主导时代对遗迹密度参数的影响，指出下一代实验将大范围探测亚GeV可行参数空间，GeV-TeV区间则由大型探测器提升灵敏度，揭示了早期宇宙动力学、暗物质现象学与实验探测潜力的关联。
2025-10-02 hep-ph
Materials Informatics for Dark Matter Detection
暗物质粒子通常被认为是质量在GeV到TeV范围内的弱相互作用大质量粒子（WIMP）。然而，最近的兴趣已经转向更轻的WIMP，这是更难以探测实验。亚GeV WIMP的探测需要在传感器中使用小间隙材料。使用最近的估计的WIMP质量，我们确定了相关的目标空间对小间隙材料（100-10毫电子伏）。狄拉克材料，一类小间隙或零间隙材料，成为探测暗物质的传感器的天然候选者。我们建议使用信息学工具来快速分析材料的能带结构，以寻找小间隙的半导体和半金属，而不是集中在几个预选化合物。作为所提出的策略的一个具体的例子，我们使用的有机材料数据库（omdb.diracmaterials.org），以确定传感器的有机候选人：窄带隙半导体BNQ-TTF和DEBTTT的间隙为40和38毫电子伏，和Dirac线半金属（BEDT-TTF）$\cdot$ Br，表现出微小的间隙时，包括自旋轨道耦合的$\approx$ 50毫电子伏。我们概述了一种新的和强大的方法来寻找暗物质检测传感器材料，通过使用信息学工具的材料的快速分析。
2018-08-23 astro-ph.HE astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci
Examining scalar portal inelastic dark matter with lepton fixed target experiments
Tomsk Polytechnic University（托木斯克理工大学）；Institute for Nuclear Research（核物理研究所）
本研究通过轻子特定标量通道检验亚GeV非弹性暗物质，利用NA64e、LDMX和NA64μ实验探测标量介质与标准模型轻子的耦合。
2025-12-24 hep-ph
Probing low-mass dark matter from sub-MeV to sub-GeV with germanium-based quantum phononic spectroscopy
该研究提出集成慢声子声子晶体区域与射频量子点接触读出的锗声子-电荷转换器，通过校准信号收集模型实现10⁻³-10⁻² eV阈值，100克模块可探测0.01-100 MeV/c²低质量暗物质，为暗物质探测提供新途径。
2025-11-11 hep-ph
Searching for Ultralight Dark Matter with M{ö}ssbauer Resonance
Henan Normal University（河南师范大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Center for High Energy Physics, Henan Academy of Sciences（河南省科学院高能物理中心）
利用莫塞莱共振技术探测超轻标量暗物质与标准模型粒子的相互作用，通过高灵敏度测量限制暗物质耦合参数。
2026-08-04 hep-ph
The CTA aims at the Inert Doublet Model
我们表明，切伦科夫望远镜阵列（CTA）可以现实地挑战惰性双重模型，不包括其沉重的制度高达800 GeV的暗物质质量和探测的大部分剩余的可行的参数空间，甚至更高的质量。Inert Doublet模型的两个特性使其特别适合CTA搜索。首先，暗物质质量（在重态）必须大于500 GeV。其次，暗物质湮灭截面$σv$总是大于热物质湮灭截面，其值高达$10^{-25} \mathrm{cm^3s^{-1}}$。这个较高的$σv$值是不可避免的共融效应的结果，这种效应通过早期宇宙中的热冻结来确定遗迹密度。我们发现，与100小时的银河系中心曝光，CTA的预期极限远远超过，即使在包括系统误差，目前和预计的界限从费米-LAT和HESS在这个模型上。
2016-04-12 astro-ph.HE hep-ph
Probing the Axion--Photon--Dark Photon Interaction with LHC Mono-Photons and Fermi-LAT Gamma-Ray Lines
National Taiwan Normal University（台湾师范大学）；Sichuan University（四川大学）；National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University（台湾大学理论科学中心）；Phenikaa Institute for Advanced Study, Phenikaa University（菲尼亚卡大学先进研究院）
该研究结合LHC单光子数据与费米-LAT伽马射线线搜寻，探测轴子-光子-暗光子相互作用，得到相关耦合常数排除限，发现HL-LHC可进一步提升灵敏度，且联合约束可排除对应基准范围内的热 relic 轴子。
2026-10-16 hep-ph
Sensitivity limits on heavy-light mixing $|U_{μN}|^2$ from lepton number violating $B$ meson decays
我们考虑了LHCb和Belle-Ⅱ实验中可能探测到的轻子数破坏衰变$B \to μ^{\pm} μ^{\pm} π^{\mp}$和$B \to D^{(*)} μ^{\pm} μ^{\pm} π^{\mp}$，以及Belle-Ⅱ实验中可能探测到的$B \to μ^{\pm} μ^{\pm} e^{\mp} ν$和$B \to D^{(*)} μ^{\pm} μ^{\pm} e^{\mp} ν$衰变。预计产生的$B$介子总数是LHCb升级的$4.8 \times 10^{12}$和Belle-II的$5 \times 10^{10}$。在上述衰变未被探测到的情况下，我们导出了重无菌中微子与亚电子伏轻中微子混合参数$|U_{μN}|^2$的新的上界（灵敏度极限），它是$1.75 \ {\rm GeV} < M_N < 5.0 \ {\rm GeV}$区间内无菌中微子质量的函数.我们考虑到探测器内的无菌中微子$N$衰变的概率，作为有效的探测器长度$L=2.3 \ m$在LCHb升级和$L=1 \ m$在Belle-II。在区间$1.75 \ {\rm GeV} < M_N < 3 \ {\rm GeV}$中，最严格的界限可以用LHCb升级时的衰变$B \to μ^{\pm} μ^{\pm} π^{\mp}$来获得。LHCb升级的灵敏度极限一般比Belle-II更严格，主要是因为LHCb升…
2020-07-11 hep-ph
