Impact of Mass Generation for Simplified Dark Matter Models
在通常研究的简化暗物质模型中，暗场的质量产生机制通常没有被指定。我们表明，暗物质的相互作用类型，因此湮灭过程的遗迹密度和间接检测相关的，是强烈的暗扇区粒子的质量产生机制，并要求规范不变性。我们专注于一类模型中，费米子暗物质耦合到一个自旋1矢量或轴向矢量介质。然而，为了产生暗扇区质量项，在大多数情况下需要引入暗希格斯场，因此自旋0标量介体也将存在。在所有暗扇形场通过耦合到单个暗扇形希格斯场而获得质量的情况下，自旋1介体到暗物质的轴向矢量耦合是强制性的;矢量耦合也可以根据电荷分配而存在。对于所有其他的质量生成选项，只允许自旋为1的介质和暗物质之间的纯矢量耦合。如果不遵守这些耦合限制，可能会得到非物理的结果，例如在高能量下破坏幺正性。这两个中介的情况下，导致重要的现象，不会出现在单一的中介模型。我们调查的双介质暗物质模型，其中包括矢量和标量介质，并探讨其遗迹密度和间接检测现象。
2016-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Solar reflection of dark matter with dark-photon mediators
该研究针对通过超轻暗光子与普通物质作用的低质量暗物质，模拟其在太阳中的散射形成高速太阳反射暗物质（SRDM），推导现有直接探测实验的排除限并给出硅、氙靶未来实验可覆盖低至keV级质量的冻入基准的预期，相关模拟与SRDM流数据已公开。
2024-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Light mediators in dark matter direct detections
在扩展的有效算符框架下，我们详细研究了光介质对暗物质（DM）-核散射事件谱的影响。光介质的存在改变了目前实验数据的解释，特别是DM粒子质量的测定。我们通过分析和数值计算表明，对于所有与自旋无关的散射相关的算子，当介质粒子变轻时，数据所允许的DM粒子质量显着增加。对于CDMS-II-Si的数据，允许的DM粒子质量可以达到$\sim 50$ GeV，取决于操作员的类型，并且当介体质量低于$\mathcal{O}(10)$ MeV时，DM粒子质量的增加饱和。来自其他实验如SuperCDMS、CDMSlite、CDEX、XENON 10/100、LUX、PandaX等的上限都倾向于向高DM质量区域变弱。在一个综合分析中，我们表明，光介质的存在下，可以部分地放松目前的CDMS-II-Si，SuperCDMS和LUX的结果的紧张局势。
2015-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Minimal self-interacting dark matter models with light mediator
自相互作用的暗物质的光介质方案在许多方面受到强烈的限制。在总结了各种限制后，我们讨论了最小的选项和模型，但允许满足所有这些限制。如果暗物质和光介质粒子的温度比SM粒子小得多，就会出现一种直接的可能性。如果暗物质不是主要湮灭成一对轻介质，而是湮灭成更重的粒子，那么就会出现另一种简单的可能性。这两种可能性进行了讨论，标量以及矢量玻色子光介质。还确定了进一步的可能性，例如四次纯量耦合的层次结构。
2020-04-21 hep-ph
Self-Interacting Dark Matter With a Neutrinophilic Scalar Mediator
我们研究一个简化模型的费米子暗物质耦合到轻标量介体携带轻子数2的现象。我们发现，调解人可以很轻，仍然符合实验室和宇宙学的界限。该模型满足无量纲耦合常数的自然值的热遗迹条件，并承认介体在$10 - 100 ~\text{MeV}$质量范围内有利于小尺度结构观测。因此，这个模型为自相互作用的暗物质提供了一个很好的候选者。
2020-06-25 hep-ph
Enhanced neutrino signals from dark matter annihilation in the Sun via metastable mediators
我们计算了太阳中隐蔽的暗物质湮灭产生的中微子信号。在这类模型中，暗物质首先湮灭为亚稳态介质，随后衰变为标准模型粒子。如果介质的寿命很长，它们将在衰变之前从致密的太阳核心传播出去。高能中微子在太阳中被吸收。在中微子直接在太阳中心产生的标准情况下，吸收与E > 100 GeV有关，导致超过E ~ 1 TeV的中微子光谱受到显著抑制。在与世隔绝的暗物质场景中，中微子信号被大大增强，因为中微子以较低的密度从核心注入。由于太阳密度随半径呈指数下降，亚稳态介质对中微子通量有显着影响，即使衰变长度与太阳半径相比很小。此外，由于中微子探测的截面随能量的增加而增加，中微子光谱高能区的增强将对整个事件发生率产生很大的影响。
2011-07-19 astro-ph.CO hep-ph
Strong Dark Matter Self-Interaction from a Stable Scalar Mediator
面对无碰撞冷暗物质（DM）范式的小尺度结构问题，一个流行的解决方法是引入一个强DM自相互作用，它可以由MeV尺度的光介质非微扰地产生。然而，如果这样的介质是不稳定的，并衰变成SM粒子，该模型是严重的DM直接和间接检测实验的限制。在本文中，我们研究了一个自相互作用的费米子DM模型，赋予一个光稳定的标量介体。在这个模型中，DM遗迹丰度主要由费米DM粒子控制，而费米DM粒子主要是通过其湮灭冻结到稳定介质中而产生的。由于该通道是不可见的，因此应大大放宽DM间接检测约束。此外，直接检测信号被抑制到一个不可观测的水平，因为费米DM散射与核子出现在一个循环的水平。通过进一步研究从CMB和BBN上的可见光通道涉及暗扇区的界限，我们表明，有一个大的参数空间，可以产生适当的DM自相互作用在矮星系尺度，同时保持兼容与其他实验约束。
2020-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Dirac dark matter with a charged mediator: a comprehensive one-loop analysis of the direct detection phenomenology
我们分析了一个玩具模型的直接检测信号，该模型由一个狄拉克暗物质粒子通过标量介质耦合到一个标准模型费米子。在所有的情况下，暗物质粒子都是通过一个圈引起的电磁矩和电弱矩，以及通过希格斯玻色子的一个圈交换，从核子上散射出去的。此外，根据模型的细节，散射也可以通过标量介体的交换在树的水平上介导，或者通过胶子-胶子相互作用在一个回路上介导。我们表明，热产生的暗物质粒子，从LUX实验对这些方案的电流限制是非常强的，即使是暗物质耦合到轻子。我们还讨论了XENON 1 T和达尔文的未来前景，我们认为，多吨氙探测器将能够探测几乎整个参数空间的模型与热生产和微扰性一致。我们还简要讨论了我们的结果的银河系GeV过剩的暗物质解释的影响。
2015-05-29 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on Long-lived Dark Matter Mediators from Neutron Stars
该研究利用高能中微子观测，对带有长寿命中微子衰变媒介子的重暗物质理论参数空间给出约束，证明其可补充地面探测、覆盖常规手段无法触及的参数区间。
2023-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Leptonic Dark Matter with Scalar Dilepton Mediator
提出了一种简单而优雅的机制来解决自相互作用的暗物质具有轻标量介体的问题，以及由于前者的增强索末菲产生和衰变而导致的对宇宙微波背景（CMB）的破坏。其关键思想是将具有U（1）轻子数守恒的狄拉克中微子推广到暗区。最简单的情况是由单位轻子数的标量或费米子暗物质伴随着轻标量双轻子介体组成，后者衰变为两个中微子。
2019-01-05 hep-ph
Signatures from Scalar Dark Matter with a Vector-like Quark Mediator
我们提出了一个全面的研究模型中的暗物质是由一个单线态实标量耦合到标准模型主要通过汤川相互作用与轻夸克和彩色矢量类费米子。这种情况的一个显著特征是，早期宇宙中的热冻结可能是由湮灭成单圈胶子对（$gg$）和胶子的虚内部韧致辐射（$q \bar{q} g$）驱动的。这样的暗物质候选者也可以通过直接和间接的检测以及在LHC上进行测试;可行的候选者要么质量接近费米子介质的质量，要么质量超过约2 TeV。
2016-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Isospin-Violating Dark Matter with Colored Mediators
根据CDMS-II Si实验和LUX和SuperCDMS实验的最新结果，假设暗物质之间的相互作用是由有色粒子介导的，我们研究了暗物质的同位旋破坏情况.我们研究了该模型的唯象学，包括对撞机搜索、味和CP唯象。一个最小的可能方案包括标量暗物质和新的矢量状有色费米子，质量为O（1）TeV作为介质。这种情况可以在14 TeV大型强子对撞机上进行探索，而风味和CP约束是严格的，耦合的严格调整是不可避免的。我们还发现，作为对CDMS-II Si信号的一种解释，具有有色标量介质的同位旋破坏费米暗物质模型不受LHC约束的青睐。
2014-05-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing CP nature of a mediator in associated production of dark matter with single top quark
在自旋为0的简化暗物质模型中，考虑了暗物质与单个顶夸克的关联产生。产生的顶夸克是极化的，极化依赖于介体的CP。我们计算了这些过程的横截面和顶部极化。我们计算角不对称性，这表明预期的标量或赝标量介质的极化之间的差异。截面和顶部极化都对介质的CP性质敏感，这取决于介质的质量。我们发现，这些极化不对称增加值的确定的CP属性的调解人，特别是在一个国家的情况下，不确定的CP。
2018-11-27 hep-ph
Dark Matter Freeze-In with a Heavy Mediator: Beyond the EFT Approach
我们研究暗物质冻结的情况下，质量的中介粒子耦合暗物质的标准模型是大于再热温度，TRH，在早期宇宙。在这样的设置中，标准的方法是使用有效场论（EFT），其中中介体被整合出来。我们研究这种方法的有效性，在各种通用的S-和T-通道调解员框架。我们发现，EFT的方法崩溃时，介质质量是一个到两个数量级之间大于TRH由于各种影响，如S-通道共振，一个小的热抑制丰度的介质，或衰变的标准模型粒子通过环路诱导的介质。这突出了在这种暗物质冻结研究中包括这些贡献的必要性。我们还讨论了碰撞机现象的重介质，这是从标准的冻结方案有质的不同。我们强调，由于低TRH，在这些情况下的标准模型-暗物质耦合可以相对大于在标准冻结的情况下，提高这些设置的可测试性的前景。
2021-10-20 hep-ph
Self-interacting dark matter and cosmology of a light scalar mediator
我们考虑一个费米子暗物质候选者通过一个标量介体与标准模型通过希格斯门相互作用。我们考虑一般设置，包括标量和赝标量之间的相互作用的标量和费米子，并说明了暗物质丰度，直接搜索限制和对撞机的约束的相关功能。暗物质具有自相互作用强度$\left\langle σ_V \right\rangle/m_ψ\sim 0.1-1 \,\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$的情况受到强烈的约束，特别是受到大爆炸核合成的约束。我们表明，这些限制可以通过引入一个新的轻不育中微子$N$得到缓解。扩展模型的允许区域由位于$10 (\sin θ)^{-2/5} \,{\rm MeV} \lesssim m_N \lesssim 1\,{\rm GeV}$的三角形组成。
2017-04-06 astro-ph.CO hep-ph
How to save the WIMP: global analysis of a dark matter model with two s-channel mediators
一个可靠的比较不同的暗物质（DM）搜索需要模型，满足一定的一致性要求，如规范不变性和微扰么正性。作为一个很好的动机的例子，我们研究两个中介DM（2 MDM）。该模型基于自发破缺的$U(1)'$规范对称性，包含一个Majorana DM粒子以及两个$s$ -通道介体，一个矢量（$Z'$）和一个标量（暗希格斯玻色子）。我们执行一个全球性的扫描模型的参数，假设DM遗迹密度是通过在早期宇宙中的热冻结，并施加一个大的约束：直接和间接DM搜索，单喷流，双喷流和双轻子搜索在对撞机，希格斯观测，电弱精度测试和微扰么正性。我们的结论是，热DM只允许接近一个$s$通道共振或如果至少有一个调解人是轻于DM颗粒。在这些情况下，可以获得热DM丰度，尽管DM与标准模型的耦合很小。有趣的是，我们发现，矢量介导的DM-核子散射导致相关的限制，尽管速度抑制的截面，和间接检测可以是重要的，如果DM湮灭到两个介质是运动学允许的。
2016-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Scalar Dark Matter with a $μτ$ Flavored Mediator
研究了一个基于$Z_4$轻子味对称性的可重整化标量单重态暗物质模型。引入亲$μτ$标量偶极解释了μ子反常磁矩的实验值与理论预言之间的差异。与此同时，这些有味道的标量扮演着连接暗物质和标准模型粒子的中介者的角色。观测到的暗物质的遗迹丰度很容易保持，同时满足当前各种实验和观测对暗物质的严格限制，这要归功于标量介质的非对角相互作用。我们还探讨了通过单圈过程直接探测暗物质的可能性。
2022-11-20 hep-ph
Effective theory for self-interacting dark matter and massive spin-2 mediators
我们考虑了任意自旋自相互作用暗物质的有效理论，通过引入一个质量为2的自旋粒子作为暗物质自散射的介质，超越了文献中的讨论.我们给出了暗物质的有效自相互作用在首阶展开中的动量转移和暗物质速度。在有效汤川相互作用的首级近似下，我们比较了玻恩截面和非微扰截面。结果表明，对于速度依赖的自散射，在满足星系团边界条件的同时，还可以在很宽的暗物质和自旋2粒子质量范围内解决星系中的小尺度问题.
2021-02-12 astro-ph.GA hep-ph hep-th
LHC and Tevatron bounds on the dark matter direct detection cross-section for vector mediators
我们研究了一个新的自旋1介质，连接标准模型的暗物质的相互作用。我们约束其衰变通道使用单喷流和双光子搜索，以及搜索共振在双喷流，双轻子和双玻色子的最终状态，包括那些涉及可能的希格斯粒子。然后，我们解释所得到的限制作为界限的截面的暗物质直接检测，而不需要指定一个特定的模型。对于介质质量之间的300和1000 GeV的这些界限是相当强的假设下，介质可以整合出来。
2012-07-26 hep-ph
Gamma rays from dark mediators in white dwarfs
我们考虑暗物质$χ$的自湮灭，成为亚稳态介质$Y$，以及它们随后在白矮星内衰变成光子。我们专注于$χ\barχ\rightarrow YY$类型的反应，介质，除了具有有限的衰变寿命在休息$τ_{\rm rest}\lesssim 1$ s，可能会遭受能量损失之前，他们衰变成光子，$Y \rightarrow γγ$在介质中。我们得到衰减的伽马射线的光度所产生的两种效果的组合。使用互补的天体物理测量集冷白矮星在M4球状星团以及直接/间接的暗物质搜索，我们讨论了进一步的限制暗介质寿命。
2018-07-09 astro-ph.HE hep-ph
Electronic Direct Detection of Light Dark Matter with Intermediate-Mass Mediators
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究电子直接探测实验对亚GeV质量暗物质的灵敏度，发现中介子质量范围可跨越三个数量级，通过Si和Ge靶计算背景自由灵敏度及DAMIC-M实验的投影灵敏度。
2026-05-11 hep-ex hep-ph
Graviton spectrum in simplified Dark Matter models with graviton mediators in the de Sitter space
这是第二次在一系列的文件调查制定的简化暗物质模型与引力子介质在宇宙学背景。我们在这里解决的关键问题的基本观察的利益，即引力子谱在FRW宇宙学背景与任意暗物质背景组件。在de Sitter空间中，用引力子介体方法计算了简化的暗物质模型中的自由引力子两点函数对暗物质与引力子耦合常数的二阶修正.我们的结果是模型无关的，因为它不依赖于暗物质场的特定形式。由于暗物质与引力子相互作用的普遍性，本文的结果也适用于重子物质与引力子相互作用。作为应用，我们详细讨论了大质量标量暗物质模型，并计算了绝热区两个暗物质模对两点函数的一阶修正。
2019-01-17 gr-qc hep-ph hep-th
Constraints on mediator-based dark matter and scalar dark energy models using $\sqrt s = 13$ TeV $pp$ collision data collected by the ATLAS detector
本文总结了2015-2016年期间由ATLAS探测器在LHC收集的高达$37~\mathrm{fb}^{-1}$ $\sqrt s = 13$ TeV $pp$碰撞数据对选定的基于介质的暗物质模型和标量暗能量模型的限制。在各种最终状态的实验搜索的结果进行解释的一组自旋1和自旋0单介质暗物质简化模型和第二组模型，涉及扩展希格斯扇区加上一个额外的矢量或赝标量介质。在本文中考虑的搜索约束自旋-1轻子和轻子介质，自旋-0色中性和色带电介质和矢量或赝标量介质嵌入扩展希格斯扇区模型。在这种情况下，也使用$\sqrt s = 8$ TeV $pp$碰撞数据来解释结果。这些结果也首次被解释为可能有助于宇宙加速膨胀的轻标量粒子（暗能量）。
2019-06-22 hep-ex hep-ph
Solar Gamma Ray Constraints on Dark Matter Annihilation to Secluded Mediators
我们认为间接检测的暗物质是在太阳中捕获，随后湮灭的长寿暗介质。如果这些介质在衰变之前逃离太阳，它们可以通过介质直接衰变为光子或通过介质衰变产物的韧致辐射和强子化产生引人注目的伽马射线信号。使用最近的测量从HAWC天文台，我们确定模型独立的限制重暗物质的数量级更强大的比直接检测实验，自旋相关和自旋无关的散射。我们还考虑了一个很好的动机模型，其中费米暗物质湮灭暗光子。对于这样一个现实的情况下，太阳伽马射线约束的强度降低，相比理想的情况下，因为暗物质捕获截面和介质寿命相关。尽管如此，太阳伽马射线的约束使我们能够排除以前不受约束的暗光子参数空间的区域。
2021-09-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
On-Shell Mediators and Top-Charm Dark Matter Models for the Fermi-LAT Galactic Center Excess
费米大天区望远镜观测到的来自银河系中心的过量伽马射线被认为是暗物质湮灭的可能信号。最近，费米合作表明，系统误差扩大了这种过剩的光谱形状的范围。我们证明适合这个范围内（1）违反口味的湮灭顶粲对和（2）湮灭壳玻色子介质衰减到标准模型夸克在一个提升框架。湮灭40 - 100 GeV DM对自旋-1介质提供了一个很好的适合费米-LAT光谱与热遗物的归一化一致。顶魅模和湮灭到三个赝标量介质可以符合光谱形状，但通常需要非热湮灭截面。
2015-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Singlet Dirac Fermion Dark Matter with Mediators at Loop
在简化模型中研究了单重态Dirac费米子暗物质的唯象，其中暗物质与标准模型粒子在圈能级上通过有色或无色介质相互作用.我们特别关注暗区非零CP相位的影响，它诱导了狄拉克费米子暗物质以及电子和核子的电偶极矩。结果表明，暗物质直接探测搜索和电偶极矩的测量能够在未来的实验中验证单重态狄拉克费米子暗物质的存在。
2018-12-16 hep-ph
Spectroscopy of Scalar Mediators to Dark Matter at the LHC and at 100 TeV
我们研究了强子对撞机上具有标量介质的暗物质的简化模型，采用了两个喷流和能量缺失的末态拓扑。这些模型可以出现在各种各样的BSM场景中，包括介质与希格斯粒子混合的可能性。我们的目标是首先确定大型强子对撞机和未来的圆形强子对撞机排除这些模型的预计范围。其次，我们使用的运动学分布，以提取中介质量的信息。在13 TeV的大型强子对撞机，我们可以探测介质质量高达750 GeV，并在100 TeV的对撞机的范围增加到2.5 TeV的介质。我们还解释了如何与不同值的中介质量的个别模型可以彼此区分。
2015-09-23 hep-ph
Inception of Self-Interacting Dark Matter with Dark Charge Conjugation Symmetry
基于一个复标量和一个Dirac费米子的最简单自发破缺阿贝尔$U(1)$规范模型，对自相互作用暗物质的稳定性提出了新的认识.关键是暗电荷共轭对称性的施加。它允许两种稳定粒子的可能存在：狄拉克费米子和矢量规范玻色子，后者充当前者自相互作用的光介质。由于这种光介质不衰变，它避免了最近获得的所有此类模型的强宇宙学约束，其中光介质衰变为标准模型粒子。
2017-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Recommendations of the LHC Dark Matter Working Group: Comparing LHC searches for heavy mediators of dark matter production in visible and invisible decay channels
TeV尺度的弱耦合粒子可能介导正常物质和暗物质之间的相互作用。如果是这样的话，大型强子对撞机将通过这些介质产生暗物质，导致熟悉的“单X”搜索签名，但介质也会通过参与其产生的相同顶点产生信号而不会丢失动量。LHC暗物质工作组的这份文件根据2016年9月19日/20日举行的研讨会和随后的讨论，建议如何比较在矢量和轴向矢量介体的情况下对这两种类型信号的搜索。这些建议包括如何扩展已经广泛使用的自旋1介导的简化模型，以包括轻子耦合。本文还提供了简化模型中遗迹密度的分析计算，并报告了ATLAS和CMS首次开始使用这些模型中暗物质遗迹密度的初步数值计算时出现的问题。
2017-03-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for dark matter mediator in the production of three and four top quarks
本文在暗物质简化模型下计算标量媒介子对多顶夸克产生过程的贡献，发现其对三、四顶夸克产生总截面有显著作用，指出相关探测前景依赖探测器末态重建能力与稀有事件实验灵敏度。
2024-07-11 hep-ph
Resonant probing spin-0 and spin-2 dark matter mediators with fixed target experiments
本文提出利用电子固定靶实验中电磁簇射产生的次级正电子与原子电子湮灭来产生自旋-0和自旋-2暗物质媒介粒子，并推导了NA64和LDMX的增强探测灵敏度范围。
2023-07-03 hep-ph
Simplified dark matter models with a spin-2 mediator at the LHC
我们考虑简化的暗物质模型，其中一个暗物质候选人耦合到标准模型（SM）粒子通过$s$通道自旋-2调解人，并研究从目前的大型强子对撞机数据的模型参数空间的约束。我们的重点在于不同的搜索之间的互补性，特别是单喷流和多喷流加上丢失的能量搜索和共振搜索。对于介质与SM粒子的普遍耦合，丢失能量搜索可以给出比$WW$、$ZZ$、dijet、dihiggs、$t\bar t$、$b\bar b$共振搜索更强的约束，在低质量区域和/或当介质与暗物质的耦合比其与SM粒子的耦合大得多时。然而，最强的约束来自双光子和双轻子共振搜索。只有当这些模式被抑制时，丢失能量搜索才能在用自旋2介质约束暗物质模型中具有竞争力。
2017-05-02 hep-ph
Dark matter with exotic mediators: The diquark portal
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Miami University（迈阿密大学）
本文研究了通过双夸克通道与标准模型耦合的费米子暗物质模型，构建了完整的媒介领域并讨论了其对撞机信号。
2026-01-29 hep-ph
Collider constraints on dark mediators
我们探索的限制，目前对撞机搜索的地方QCD一样的黑暗部门。多喷流，多喷流加上失踪的能量和新兴的喷气机搜索的组合是用来获得的介质质量的约束在整个范围内的暗介子寿命的第一次。暗扇区继承了暗夸克和SM夸克通过介体耦合的味结构。当考虑到这一点时，不同味道的暗π介子在它们的一生中变得可以区分。我们表明，在这些情况下，上述搜索仍然敏感，并且我们还获得了调味场景的介体质量限制。然后，我们对比的约束条件，从对撞机搜索直接检测界限的暗物质候选人本身的风味和原味的情况。使用一个简单的处方，它成为可能显示所有的限制在暗物质和介质质量平面。来自直接探测的约束往往比对撞机的约束更强，除非与第一代夸克的耦合被抑制，在这种情况下，对撞机搜索对参数空间施加了最严格的限制。
2020-11-27 hep-ex hep-ph
Unveiling a Hidden Epoch: Impact of Mediator Induced Matter Domination in Freeze-in Dark Matter
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究揭示介子衰变导致早期物质主导时期，影响暗物质产生及引力波特征。
2025-12-15 hep-ph
Dark matter indirect signals with long-lived mediators
暗物质粒子可能湮灭为光和亚稳态介质，随后在远离它们产生的地方衰变。在这种情况下，暗物质的间接特征相对于标准模型粒子直接注入湮灭发生的传统情况发生了改变。我们在这里探索这种新的现象学，我们为此设计了工具。我们计算的有效暗物质分布所造成的介质传播的涂抹。我们推导出介质及其衰变粒子的通量。我们研究如何$J$ -因子，这自然出现在计算的暗物质诱导的伽马射线信号，被修改的介质的存在下。我们还推导出在这种情况下宇宙线正电子通量表现出的各向异性。最后，我们评论最近提出的建议的基础上，长寿命的调解人的有效暗物质密度在地球上增加，如解释宇宙射线正电子异常。我们的结论是，这种情况是勉强站得住脚的非常密集的暗物质尖峰，它需要在银河系中心。相关的正电子各向异性非常小，无法检测，除非在高能量下，它达到$10^{-4}$到$10^{-3}$的量级。
2017-11-25 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter direct detection with spin-2 mediators
我们考虑的模型中，一个巨大的自旋2共振作为暗物质（DM）和SM粒子之间的调解员通过能量动量张量。我们研究了在这些模型中产生的费米子，矢量和标量DM的有效理论，并发现了以前从未考虑过的新型DM-SM相互作用。我们确定了DM和SM夸克之间的有效相互作用时，调解人被整合出来，并将它们匹配的引力形状因子相关的自旋无关的DM-核子散射。我们还讨论了DM遗迹密度条件，直接检测边界和对撞机搜索自旋两个调解员之间的相互作用。
2018-11-07 hep-ph
Dark Matter Direct Detection from new interactions in models with spin-two mediators
我们考虑的模型中，一个巨大的自旋2共振作为暗物质（DM）和SM粒子之间的调解员通过能量动量张量。我们研究了在这些模型中产生的费米子，矢量和标量DM的有效理论，并发现了以前从未考虑过的新型DM-SM相互作用。我们确定了DM和SM夸克之间的有效相互作用时，调解人被整合出来，并将它们匹配的引力形状因子相关的自旋无关的DM-核子散射。我们还讨论了DM遗迹密度条件，直接检测边界和对撞机搜索自旋两个调解员之间的相互作用。
2018-06-05 hep-ph
Effective field theory analysis of dark matter-standard model interactions with spin one mediators
我们在有效场论框架下分析了暗物质与自旋为1的标准模型粒子的相互作用。在本文中，我们考虑暗粒子的质量范围从几兆电子伏的质量的$Z$玻色子。我们使用不同的实验的界限：$Z$不可见的衰变宽度，遗迹密度，直接检测实验，和间接的探测极限从伽马射线发射和正电子通量的搜索。我们得到的解决方案对应的运营商与反对称张量介质，满足所有这些要求，在我们的方法。
2020-08-24 hep-ex hep-ph
Dark matter production through loop-induced processes at the LHC: the s-channel mediator case
我们展示了如何在简化模型中的大型强子对撞机单X搜索相关的研究具有暗物质候选人和$s$通道调解人可以在MadGraph5_aMC@NLO框架内进行。我们专注于胶子启动的环诱导的过程，主要是有关的情况下，调解人夫妇优先第三代夸克，特别是顶夸克。我们的实现使我们能够研究签名强子对撞机涉及失踪的横向能量加喷流或加上中性玻色子（$γ,Z,H$），可能包括额外辐射的影响，多部分子合并和匹配的部分子淋浴。
2015-08-03 hep-ph
Pseudo-Majoron as Light Mediator of Singlet Scalar Dark Matter
在中微子质量的单重态-三重态majoron模型中，轻子数自发破缺。如果它也是软破的，那么自然轻的赝标粒子$η_I$就存在。然后，它可以作为一个真正的单重标量$χ$与奇暗奇偶校验的光介体。它本身是不稳定的，但通过它的三重态标量分量主要衰变为两个中微子，因此不会干扰宇宙微波背景（CMB）。它也只在一个环中与标准模型的希格斯玻色子混合，因此在暗物质直接搜索实验中对$χ$从原子核的弹性散射没有显著的贡献。
2017-04-21 hep-ph
Probing Higgs-Portal Dark Matter with Weakly Interacting Mediators
暗物质通过希格斯门与标准模型相互作用的假设受到了实验的严重挑战。然而，如果暗物质是费米子，希格斯门相互作用意味着介质的存在，这可以显着改变的现象。本文讨论了弱相互作用介质对暗物质遗迹丰度、直接探测和对撞机搜索的影响。在大型强子对撞机中，希格斯门费米子暗物质的典型特征是软轻子和丢失的能量，类似于超对称模型中的高吉诺产生。我们建议重新解释现有的高吉诺搜索的背景下，希格斯门模型和扩展未来的搜索到更广泛的类暗部门弱相互作用的费米子。
2016-05-17 hep-ex hep-ph
Gamma-ray signal from Dark Matter Annihilation mediated by mixing scalar mediators
我们在这里提出了一个通用的暗物质简化模型的直接和间接的检测前景的研究，在该模型中，马约拉纳暗物质只与一个标准模型轻子和一对无色的混合标量介体相互作用。我们首先表明，混合角显着改变内韧致辐射的功能，以及流量比的$γγ$和$γZ$线信号。$CP$违反阶段将在$γγ$最终状态中引入偏振不对称性。然后，我们研究了直接检测前景，并讨论了这两种搜索策略的互补性。
2016-11-22 hep-ph
Direct detection of pseudo-Nambu-Goldstone dark matter with light mediator
研究发现，伪Nambu-Goldstone玻色子暗物质在非相对论极限下抑制了与原子核弹性散射的振幅，从而自然地避开了暗物质直接探测实验的强约束。在本文中，我们表明，非零弹性散射截面可以诱导，如果介质质量是作为动量转移小。预测的反冲能谱可能不同于通常的热暗物质。结合热遗迹丰度、间接探测和Higgs衰变等相关约束条件，通过当前和未来的暗物质直接探测实验，研究了暗物质的可探测性。
2021-09-21 hep-ph
Probing Light Thermal Dark-Matter With a Higgs Portal Mediator
我们系统地研究了光（<几个GeV）暗物质（DM）模型，通过希格斯门可见物质热化，并确定在可行的参数空间中剩余的差距。这样的模型需要一个与希格斯粒子混合的光标量介质，以避免DM的过度产生，并可以根据这种介质是否明显衰减来分类。在一个具有代表性的狄拉克费米子DM的基准模型中，我们发现，即使对DM-介质耦合和质量比作保守的假设，介质比DM重的情况也完全被对撞机、稀有介子衰变和直接探测极限的组合所排除;包括NA62在内的未来和计划中的实验可以进一步提高对希格斯门相互作用不能确定DM丰度的情况的灵敏度。相反，制度中的调解人是轻于DM和后者湮灭对cally-decaying调解人仍然是可行的，但大部分的参数空间是由罕见的介子衰变，超新星冷却，束流转储，和直接检测的限制。几乎所有这些结论都广泛适用于最简单的变化（例如标量或非对称DM）。未来的实验包括SHiP，NEWS和Super-CDMS SNOLAB可以大大提高对这类模型的覆盖率。
2016-11-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic-ray dark matter confronted by constraints on new light mediators
本研究针对轻暗物质直接探测难题，考察耦合暗物质与强子的轻媒介粒子集合，利用多个地下探测器数据证明现有轻媒介粒子约束排除了显著的宇宙射线暗物质上散射效应，指出该约束仅适用于模型依赖研究。
2024-06-23 hep-ph
Gamma-ray Signals from Dark Matter Annihilation Via Charged Mediators
我们考虑一个简化的模型，其中马约拉纳费米子暗物质湮灭带电费米子通过交换带电介质。我们考虑了在最一般的情况下，由过程$XX \rightarrow \bar f f γ$，$γγ$和$γZ$产生的γ射线信号，包括非平凡的费米子质量和非平凡的左右混合以及带电介质的$CP$ -破坏相位。特别是，我们发现最一般的频谱内部韧致辐射，它插在制度之间占主导地位的虚拟内部韧致辐射和终态辐射。我们还研究了在比例$σ(γγ) / σ(γZ)$和螺旋度不对称的$XX \rightarrow γγ$过程中的变化，每个作为混合角和$CP$违反阶段的函数。作为一个应用，我们将这些结果应用到搜索一类MSSM模型。
2016-07-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Effective kinematic variables for searching for dark matter mediators in single top quark production processes
Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学索博列夫核物理研究所）
本文在单顶夸克产生过程中提出有效运动学变量，用于搜寻暗物质媒介粒子、确定其类型并测量质量，并通过全蒙特卡罗模拟验证其效率。
2026-09-30 hep-ex hep-ph
Signatures of Majorana dark matter with t-channel mediators
寻找非引力暗物质信号的主要策略有三种：直接探测、间接探测和对撞机搜索。有趣的是，实验已经达到这三种搜索策略的敏感性，这可能会在不久的将来检测。为了充分利用丰富的实验数据，并为了确认一个可能的暗物质信号，有必要指定的暗物质粒子和介体的标准模型的性质。在本文中，我们专注于一个简化的模型，其中的暗物质粒子是一个马约拉纳费米子耦合到一个轻的标准模型费米子通过汤川耦合的标量介体。我们回顾了这个模型的观测特征，我们讨论了各种搜索策略之间的互补性，重点是在动机良好的情况下，暗物质粒子产生于早期宇宙通过热冻结。
2015-04-23 hep-ph
Majorana Dark Matter with a Coloured Mediator: Collider vs Direct and Indirect Searches
我们调查的签名在大型强子对撞机的一个极小模型，其中的暗物质粒子是一个马约拉纳费米子耦合到标准模型通过一个或几个有色介质。我们强调的重要性，通过交换的t通道中的暗物质粒子的彩色标量的生产通道，并执行专门的分析搜索喷气机和丢失的能量，这个模型。我们发现，碰撞机的约束是非常有竞争力的直接检测相比，甚至可以在很宽的参数范围内相当强。我们还讨论了互补性与搜索的光谱特征在伽马射线望远镜和评论的可能性，几个有色介质，这是进一步限制的味道观测。
2014-03-18 hep-ph
Dark matter with $t$-channel mediator: a simple step beyond contact interaction
有效的接触算子提供了在对撞机上搜索暗物质的最简单的参数化。然而，光介质可以显着改变敏感性和搜索策略。考虑介质的简单模型是对撞机搜索的重要下一步。在本文中，我们考虑的情况下，一个$t$通道调解人。它的出现为单射流$+\displaystyle{\not{E}}_T$搜索开辟了新的贡献，并可以显着改变范围。我们还研究了搜索过程的单喷射$+\displaystyle{\not{E}}_T$和直接对生产的调解人之间的互补性。介体对生产也提供了重要的贡献CMS类单射流$+\displaystyle{\not{E}}_T$搜索第二硬jet是allowed.There是一个大的区域的参数空间中的单射流$+\displaystyle{\not{E}}_T$搜索提供了更强的限制。假设遗迹丰度的暗物质是热产生的框架内的这个模型，我们发现，在狄拉克费米子暗物质的情况下，有没有区域的参数空间，满足单喷$+\displaystyle{\not{E}}_T$搜索和直接检测的组合约束，而在马约拉纳费米子暗物质的情况下，质量的暗物质必须大于约100 GeV。如果不假设遗迹丰度要求，则$t$通道介质的发现预示着更多的新物理。
2014-03-06 hep-ex hep-ph
Scattering meets absorption in dark matter detection
Nikhef（荷兰国家核与亚原子物理研究所）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Radboud University（拉德堡德大学）
研究暗物质通过轻介子与电子和核子的散射及介子吸收的相互作用，探索未来直接探测实验中暗物质的可行探测目标。
2025-01-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Continuum-Mediated Dark Matter-Baryon Scattering
许多暗物质与重子散射的模型可以被看作是简单的接触相互作用或光介体粒子的交换。我们研究了一种替代方案，其中光介体状态的连续可以交换。例如，这可能是由于耦合到在相关动量传递尺度下近似共形的扇区。在暗物质-重子散射的非相对论有效理论中，这种连续介质的作用是将振幅乘以动量传递q的函数，在最简单的情况下，这只是一个幂律。我们开发的基本框架和研究两个例子：的情况下，介质是一个标量算子耦合到希格斯门（原来是高度约束）和反对称张量算子${\cal O}_{μν}$的情况下，混合与超荷场强度和耦合到暗物质张量电流，这有一个有趣的可行的参数空间。我们描述了这种介质上的截面和反冲能谱，可以观察到在直接检测的效果。
2016-01-28 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld Effect and Bound State Formation for Dark Matter Models with Colored Mediators with SE+BSF4DM
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
研究通过SE+BSF4DM工具，探讨了Sommerfeld效应和束缚态形成对t通道暗物质模型中暗物质质量约束的影响。
2026-01-06 hep-ph
