Direct Detection Signatures of Self-Interacting Dark Matter with a Light Mediator
自相互作用暗物质（SIDM）是一个简单而动机良好的方案，可以解释长期存在的小尺度结构形成的难题。如果所需的自相互作用是通过暗区中的光介质（质量为$\sim 10$ MeV）产生的，那么这个新粒子必须是不稳定的，以避免过度封闭宇宙。光介质的衰减可能是由于隐藏和可见部分的弱耦合而发生的，为直接检测实验提供了新的特征。SIDM的核反冲光谱是更多的峰值向低能量相比，通常情况下的接触相互作用，因为介质质量是相当的动量转移的核反冲。我们表明，SIDM信号可以区分与DM粒子的接触相互作用，通过考虑在实验中采用不同的目标材料的时间平均能谱，或在一个单一的实验中的平均和调制的光谱。利用LUX和SuperCDMS的当前限制，我们还推导出隐藏和可见扇区之间的混合参数的强界。
2015-09-16 hep-ph
Multi-scalar signature of self-interacting dark matter in the NMSSM and beyond
本文研究了自相互作用暗物质（SIDM）的一般NMSSM和超越的情况下，其中的暗物质是一个马约拉纳费米子和力介质是一个标量玻色子。提出了一个考虑玻恩能级效应的暗物质自相互作用截面的改进解析表达式。由于SIDM场景中的大耦合和轻介体，如果DM/介体以高能量产生，则它们将经历多个分支。基于对DM扇区簇射的蒙特卡罗模拟，我们得到了在LHC上由Higgsino产生和衰变产生的DM/mediator的多重数和光谱。
2021-09-09 hep-ph
Strong constraints on self-interacting dark matter with light mediators
将暗物质与轻的新粒子结合是一种将热产生与强速度依赖的自相互作用相结合的有吸引力的方法。在这里，我们指出，在这样的模型中的暗物质湮灭率一般由索末菲效应增强，我们从宇宙微波背景和其他间接探测探测探针得到的约束。对于经常研究的s波湮灭的情况下，这些约束排除了整个参数空间的自相互作用是足够大的，以解决小规模的结构形成的问题。
2017-04-07 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
Thermal Relic of Self-Interacting Dark Matter with Retarded Decay of Mediator
光介质的存在对天体粒子物理中的一些现象，如核尖点问题、多样性问题等都是有益的。它可以从标准模型中解耦，以避免直接检测约束，通常通过延迟介质的衰减来实现。它们的非平衡衰变过程通过温度差异改变了暗物质（DM）的冻结。这种类型的隐藏扇区（HS）通常需要考虑HS温度演变和横截面的热平均来精确计算冻结过程。如果介质足够轻，从CMB电离和索末菲增强的角度来看，我们不能忽略s波辐射束缚态的形成过程。我们把DM和介质之间的大质量分裂，不同的温度演化放在相同的理论基础上，讨论了在这个HS中DM遗迹密度的含义。我们研究这个模型，并说明其属性考虑一般的希格斯门暗物质的情况下，其中包括所有相关的约束和信号。结果表明，BBN和CMB约束的组合有利于不太热的HS，$r_{\mathrm{inf}}<10^2$，为正立方相互作用的中介情景。另一方面，除了我们提出的盲点情况外，排除了负立方相互作用。
2021-11-30 astro-ph.HE hep-ph
Relic Abundance in a Secluded Dark Matter Scenario with a Massive Mediator
研究了暗物质（DM）粒子$d$的残余丰度，在一个隐蔽的DM方案中，$d$数的减少过程主要不是通过$d$与标准模型粒子的对湮灭，而是通过$dd \to mm$与随后衰变的介质粒子$m$的散射过程.本文指出，即使在质量$m_m$比DM粒子质量$m_d$重到不可忽略的程度的大质量介质中，也可以实现DM的宇宙学观测遗迹丰度。在简并的$d$情形（$m_d=m_m$）中，通过调节$dd \to mm$散射振幅足够大，并选择适当的介质粒子寿命，实现了DM残余丰度。早期宇宙中的DM演化表现出典型的“平台”行为，即两步数密度下降行为，第一步存在“假”冻结。在此基础上，提出了一种新的DM模型构建的可能性，即介质粒子$m$与DM粒子$d$统一为近似的暗对称多重态.在可重正化的场论框架下，提出了一个介子DM模型来说明这一思想。
2016-12-23 hep-ph
Self-interacting Dark Matter with Scalar Dilepton Mediator
冷暗物质（CDM）候选者具有弱相互作用的大质量粒子，能够成功地解释观测到的宇宙尺度暗物质遗迹密度和宇宙的大尺度结构。然而，在卫星星系尺度上的一些观测似乎与CDM模拟不一致。这被称为CDM的小规模问题。近年来，人们已经证明，自相互作用的暗物质（SIDM）与光介质提供了一个合理的解释小规模的问题。我们采用一个简单的模型与SIDM和索末菲增强的影响。在这个模型中，候选的暗物质是一个轻子标量粒子与轻介质。我们已经发现了几个区域的参数空间与适当的质量和耦合强度产生的遗物密度是一致的，与观察到的CDM遗物密度。此外，该模型满足最近的直接搜索和间接检测的暗物质，以及中微子的有效数量和观测到的宇宙的小尺度结构的约束。此外，该模型与有利的参数可以解决天体物理观测和$N$体模拟之间的差异。
2021-03-03 astro-ph.HE hep-ph
Self-interacting $O(N)$ scalar dark matter multiplet in a Higgs-portal model with a light scalar mediator
Korea Military Academy（韩国军事学院）；Korea University（高丽大学）；The Institute of Basic Science, Korea University（高丽大学基础科学研究院）
本研究在含轻标量介体的Higgs-portal模型中探索自相互作用$O(N)$标量暗物质，发现相消干涉可抑制直接探测信号，同时允许矮星系尺度自相互作用，部分区域满足真空稳定性至普朗克尺度，未来长寿命粒子搜索可提供互补检验。
2026-09-30 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
The bremsstrahlung-like production of the massive spin-2 dark matter mediator
本研究针对自旋2大质量暗物质媒介子的类轫致辐射产生，对比了WW近似与ETL方法的截面计算，利用E137实验数据给出媒介子参数空间新约束，验证了其与光子、轻子的普适耦合。
2024-12-13 hep-ph
Self-Interacting Dark Matter through the Higgs Portal
我们研究通过希格斯门耦合到标准模型的自相互作用暗物质。我们考虑一个场景，其中暗物质是一个热遗迹，具有足够强的自相互作用，可以减轻无碰撞冷暗物质的问题。我们研究直接探测搜索，大型强子对撞机和大爆炸核合成的约束。我们表明，这些约束和需要足够强的自相互作用与光介质之间的紧张关系可以通过耦合介质，无论是活跃或无菌中微子。未来的直接探测数据提供了巨大的潜力，可以用来寻找光介质的证据，并验证暗物质通过远程自相互作用散射。
2014-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Producing and constraining self-interacting hidden sector dark matter
在这篇论文中，我们首先回顾了所有的限制适用于自相互作用DM与光介质考虑著名的希格斯门和动力学混合门模型作为具体的例子。然后，我们详细介绍了索末菲效应，并研究了它对具有光介体的自相互作用DM模型的许多影响。接下来，我们研究如何占DM遗迹丰度在这样的门户网站模型，提出了一个通用的结构与三个人口（标准模型，DM和介质粒子）相互连接，通过三个相互作用产生的两个耦合强度。这似乎可以通过五种不同的动力学方式来实现，这些方式产生了九种制度，其中四种是新的。这些新的生产制度是相关的情况下，隐藏的扇区粒子没有热连接到可见的矢量粒子。我们进一步研究了一个热断开的隐藏扇区的可能性，并建立了一般允许的参数空间DM热候选人在隐藏-可见的温度比与DM质量平面。我们表明，在这个框架中，简单的门户模型，如我们认为可以缓解紧张局势，在小规模，同时提供合适的DM候选人。其他最小的自我互动DM与光介体框架，始终满足所有的限制，也提出和探讨。
2021-07-29 hep-ph
Revisiting neutrino-assisted self-interacting dark matter
Yantai University（烟台大学）
本文结合介子分辨势、数值散射、热遗迹及观测约束，评估两种标量介子实现中微子辅助暗物质自散射，发现中微子力在两种情形下均无法解释天体物理相关的暗物质自散射。
2026-10-06 hep-ph
Dark matter self-interactions from spin-2 mediators
我们提出了一种新的机制，使暗物质自我相互作用的存在下，一个巨大的自旋2调解。推导出的暗物质的Yukawa型势与暗物质的自旋在动量膨胀的首阶无关，因此也与暗物质自散射的非微扰效应无关.我们发现，玻恩截面和相对温和的共振效应有助于使自散射截面速度依赖。我们讨论了如何规避目前的间接限制暗物质湮灭，并表明该模型是勉强兼容的大规模自旋2粒子的幽灵自由实现微扰么正性。
2021-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Systematizing the Effective Theory of Self-Interacting Dark Matter
如果暗物质有很强的自相互作用，未来的天体物理学和宇宙学观测，以及对重子反馈效应的更清晰的理解，可能会被用来提取暗物质散射率的速度依赖性。为了解释这些数据，我们应该了解暗物质的基本粒子性质的各种模型对这个量的预测。在本文中，我们系统地计算这个函数的费米子暗物质与轻玻色子介质的矢量，标量，轴矢量，和赝标量类型。我们这样做的自相互作用暗物质的非相对论有效理论相匹配，然后计算自旋平均粘度截面非微扰求解薛定谔方程，从而占任何可能的索末菲增强的低速截面。在赝标量的情况下，这需要不同的角动量模式的耦合通道分析。我们发现，相反的一些早期的分析，非相对论效应只提供了一个显着的增强光标量和矢量介质的情况下。树能级量子场论很好地描述了光在赝标介质和轴向矢量介质中的散射。
2020-11-09 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Self-interacting sterile neutrino dark matter: the heavy-mediator case
要让活性-无菌混合对暗物质的全部残余丰度负责，除了千电子伏级的无菌中微子本身之外，还需要额外的新物理。我们在这里考虑的额外因素是无菌中微子之间存在的自相互作用。我们研究是否活跃到无菌转换足够放大，在这种情况下，所观察到的丰富的暗物质，可以得到一个subconstraint混合角。在我们所探索的区域，情况并非如此：要么自相互作用的影响太小，无法逃脱质量和混合角的界限，要么它们的影响太大，导致暗物质产生过剩。从边缘到过度有效性的急剧转变发生，因为在有效的介质内混合角中满足共振准则。一旦系统发生共振，游戏就结束了，因为玻尔兹曼方程中的非线性导致无菌中微子的失控产生，从几百MeV的等离子体温度开始，通常在几十MeV结束。因此，这种情况在很大程度上被其自身的动态所排除。在这项研究中，我们只专注于介质重于$\sim 1$ GeV，未来的工作将扩展到较轻的介质的分析，允许接触的情况下，由小规模结构的问题所激发的。
2019-08-03 astro-ph.CO 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
Numerically analyzing self-interacting dark matter
我们考虑了自相互作用的暗物质（SIDM）与光介质在一个模型无关的方式，这可以缓解两个长期存在的问题，即尖与核心和太大而不能倒的小尺度宇宙学。选择汤川势实现DM粒子之间的介质交换作为它们自相互作用的一部分。研究了介质质量（$m_Z'$）范围内自相互作用传递截面的动力学。同时，建立了横截面与DM粒子相对速度之间的关系，为解决小尺度DM危机提供了保证。我们得到的数值结果是有效的，在上下文中，我们已经使用了较少数量的$\ell$模式，以达到相同水平的精度在横截面计算的早期作品相比。为了更好地理解SIDM参数空间，我们使用与汤川势行为相似的Hulthén势对转移截面对其他重要SIDM参数的依赖性进行了分析。粒子动力学的玻尔兹曼方程和索末菲增强对这种计算的影响的详细演变也在这里进行了研究。我们还提供了一个最小的无异常的亲轻扩展的标准模型，可以将SIDM和它的调解人候选人的框架。
2022-12-30 hep-ph
Characterising Dark Matter Interacting with Extra Charged Leptons
在一个简化的亲轻子暗物质（DM）的情况下，介质是携带轻子量子数的新带电费米子，DM候选者是标量或矢量，分析了不同边界的互补性.在这个框架中，额外轻子和DM在$\mathbb Z_2$对称下是奇数的，因此轻子介体只能与DM态和各种味道的标准模型（SM）轻子相互作用。我们表明，有可能重新定义DM自旋（标量或矢量），以及介质的性质，通过宇宙学，味道和对撞机数据的综合分析。我们提出了一个明确的数值分析的可行的参数空间的一组基准点，我们的情况。
2018-03-21 hep-ph
Solar Neutrino Scattering with Electron into Massive Sterile Neutrino
最近的氙1T过剩可以解释为太阳中微子与电子通过光介质散射，标量或矢量，除了许多其他解释从黑暗的部门。由于只有反冲电子是可观测的，所以在末态中可能出现keV的惰性中微子而不是活性中微子。无菌中微子允许赝标量介体来解释被认为是不可能的氙1T过剩。此外，非零反冲能下界来源于无菌中微子的质量，它可以用来证明无菌中微子是否有质量。我们还简要地讨论了与光$Z'$介体的不育中微子的情况下的最终状态。
2020-07-20 hep-ex hep-ph
Singlet-Doublet Self-interacting Dark Matter and Radiative Neutrino Mass
自相互作用暗物质（SIDM）与光介质是一个有前途的方案，以减轻小规模的问题，冷暗物质的范例，而在大尺度上与后者一致，建议由天体物理观测。然而，这导致了一个下丰富的SIDM遗迹，由于大湮灭率介质粒子，往往需要一个最简单的热或非热遗迹生成机制的扩展。在这项工作中，我们考虑了单重态-二重态费米子暗物质的情况下，单重态费米子与轻标量介体引起的速度依赖的暗物质通过汤川型吸引势的自相互作用。双态费米子，凭借其与单态的微小混合，可以是长寿命的，并且可以在后期为单态残留物提供非热贡献，填补了单态SIDM热残留物的不足。光标量介体，由于其混合的标准模型希格斯粒子，铺平了道路，用于检测这样的SIDM在地面实验室导致约束模型参数CRESST-III和XENON 1 T实验。通过两个以上的单线态费米子和一个标量二重态来扩大暗扇形粒子，在完整的$\mathcal{Z}_2$对称性下都是奇数，也可以用暗生的方式解释非零中微子质量。
2022-04-23 hep-ph
Vector Self-Interacting Dark Matter
我们提出了一个矢量暗物质的模型，通过一个低质量的矢量介体的基础上的SU（2）暗扇区的希格斯相互作用。暗物质在U（1）规范对称性下带电。即使这种对称性被打破，理论中剩余的全局对称性也阻止了暗物质的衰变。我们提出的行为模型的假设，即暗物质丰度是由于热冻结，包括自相互作用的小尺度结构异常的目标和相互作用的可能性与标准模型通过矢量介质。
2019-09-29 hep-ph
Massive neutrino self-interactions with a light mediator in cosmology
非标准的自相互作用可以改变宇宙学中微子的演化，主要是通过阻尼自由流，这应该会在宇宙学观测中留下痕迹。虽然总的效应与中微子质量和更大的$N_{\rm eff}$产生的效应相反，但它们不能被后者完全抵消。我们利用宇宙学数据，包括普朗克2018年的宇宙微波背景，BAO测量，本地$H_0$，Ly- $α$和SNIa，以约束大质量中微子与非常轻的标量介质的自相互作用。我们发现，在95% C. L.，仅普朗克2018年数据应为$g_{\rm eff}< 1.94 \times 10^{-7}$，考虑普朗克+ BAO时应为$1.97\times10^{-7}$。对于$H_0$（$H_0$ +SNe+Ly- $α$）数据，该结合松弛至$2.27\times 10^{-7}$（$2.3\times 10^{-7}$）。使用Planck + BAO数据集，$H_0$张力从4.3 $σ$（对于$Λ$ CDM）降低到3.2 $σ$。Akaike信息准则由于Plank或Planck + BAO数据的较大参数空间而惩罚自相互作用模型，但当我们使用局部$H_0$测量时，有利于相互作用模型。当我们包括整个数据池时，$H_0$的值更大一些是首选的，它伴随着更大的$N_{\rm eff}$值和更严格的$Σm_ν$边界。
2022-06-30 astro-ph.CO hep-ph
Galactic Center Excess in Gamma Rays from Annihilation of Self-Interacting Dark Matter
费米-LAT望远镜的观测发现，银河系中心有一个显著的$γ$射线过剩。在银河系矮球状星系的方向上还没有探测到类似的信号。此外，天文观测表明矮星系和其他暗星系的密度比最简单的冷暗物质模型预测的要小。我们发现，一个自相互作用的暗物质模型与粒子质量约50 GeV湮灭的介质负责强自相互作用可以同时解释所有三个观测。介质必然是不稳定的，它的质量必须低于约100兆电子伏，以降低暗星系的密度。如果介质衰变为电子-正电子对，其截面与热残余值的数量级相同，那么我们发现这些对可以上散射星际辐射场，并产生观测到的$γ$射线过剩。我们表明，这个模型是兼容的所有当前的约束和突出的可检测的签名独特的自相互作用的暗物质模型。
2015-01-14 astro-ph.HE hep-ph
Self-interacting dark matter with a vector mediator: kinetic mixing with U(1)$_{(B-L)_3}$ gauge boson
自发破缺的U（1）$_h$规范对称性可以解释暗物质的稳定性和观测到的遗迹丰度。在这个框架中，轻规范玻色子可以调解强暗物质自相互作用，这解决了在无碰撞的冷暗物质中难以解释的天体物理观测。受风味大统一理论的启发，我们引入了右手中微子和第三族U（1）$_{(B-L)_3}$的风味$B - L$规范对称性。不需要的U（1）$_h$规范玻色子残余物通过与U（1）$_{(B - L)_3}$规范玻色子的动力学混合衰变为中微子。暗物质的间接探测边界被系统地削弱了，因为暗物质湮灭会产生中微子。然而，U（1）$_{(B - L)_3}$和U（1）$_Y$规范玻色子之间的动力学混合是由量子修正引起的，并导致在暗物质的直接和间接探测实验中可观察到的信号。该模型还可以通过热稀薄成因解释宇宙的重子不对称性。此外，我们还讨论了最近在LHCb实验中发现的半轻子$B$介子衰变中轻子味普适性破坏的可能性。
2019-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting Dark Matter in Non-Standard Cosmology
针对标准宇宙学下带轻媒介子的自相互作用暗物质（SIDM）遗迹丰度不足的问题，本研究引入早期宇宙非辐射组分构建非标准膨胀历史，提升SIDM遗迹密度至观测值，并结合实验约束给出了通用SIDM模型的可行参数空间。
2023-10-05 hep-ph
Extending the MSSM with singlet Higgs and right handed neutrino for the self-interacting dark matter
为了满足BBN的要求，在GNMSSM的单重态Higgs扇区中加入了右手中微子。计算了光谱和费曼规则。还研究了暗物质现象学。在$ł\sim 0$的情况下，单重态扇区可以给出暗物质残留丰度和小宇宙学结构模拟的完美解释。光介质的BBN约束可以很容易地通过衰变到右手中微子来解决。当$ł_N$为$\mathcal{O}(0.1)$量级时，介质的质量可以被限制为几MeV
2016-02-11 hep-ph
Self-interacting Dark Matter Benchmarks
暗物质自相互作用对宇宙中从矮星系到星系团的暗物质分布有重要意义。我们提出了基准模型，说明了暗物质，是通过一个新的光调解人自我互动的特性。这些模型具有足够大的自相互作用，可以根据观测结果改变星系中心的暗物质密度，同时保持与大尺度结构数据和所有天体物理观测（如晕形状和子弹星系团）的兼容性。这些观测结果有利于介质质量在10 - 100 MeV范围内，并且该参数空间的大区域可用于直接检测实验，如LUX，SuperCDMS和XENON 1 T。
2013-10-24 astro-ph.CO 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
Self-interacting inelastic dark matter: A viable solution to the small scale structure problems
自相互作用暗物质被认为是解决小尺度结构问题的一种方法，例如在矮星系和低表面亮度星系中观测到的扁平核。如果通过光介质发生散射，则与解决这些问题相关的散射截面可能会落入非微扰状态，导致非平凡的速度依赖性，这允许与源于簇大小对象的限制兼容。然而，这些模型受到不同观测的强烈约束，特别是来自光介质衰减足够快（在大爆炸核合成之前）和直接检测的要求。调和这两个要求的一个自然的解决方案是非弹性吸热相互作用，这样，如果两个状态之间的质量分裂足够大，直接检测实验中的散射就会被抑制，甚至在运动学上被禁止。在数值求解薛定谔方程时使用精确解，我们研究了这样的场景，并在暗物质和介质质量的参数空间中找到了区域，以及状态的质量分裂，在那里小尺度结构问题可以解决，暗物质具有正确的遗迹丰度，并且可以避开直接检测限。
2017-03-29 hep-ph
Lepton-Flavor Violating Mediators
我们提出了一个框架，暗物质与标准模型相互作用，通过光，自旋0调解人，耦合手性对不同的口味轻子。这种违反末态的味道削弱了新物理学的边界，这些物理学与来自地面实验和宇宙射线测量的轻子相耦合。作为一个例子，我们应用这个框架来构建一个模型的费米-LAT过剩的GeV $γ$ -射线从银河系中心。我们评论这个门户网站的可行性自我相互作用的暗物质解释小尺度结构异常和嵌入的味道模型。这种类型的模型被证明是兼容的μ子异常磁矩异常。我们回顾目前的实验限制，并确定未来可能的理论和实验方向。
2016-10-25 hep-ph
Light Fermionic WIMP Dark Matter with Light Scalar Mediator
研究了轻费米子弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的最小可重整模型，其中WIMP与标准模型粒子之间需要标量介体的相互作用.我们进行了全面的可能性分析的模型，涉及最新的，但强大的约束，这些将在不久的将来获得。此外，我们特别注意适当考虑运动学平衡条件。结果表明，近期的实验和观测，如低质量直接暗物质探测，味实验和CMB观测发挥重要作用，以检验模型。尽管如此，一个广泛的参数区域将仍然存在，即使没有WIMP和介质信号被检测到那里。我们还表明，精确的希格斯玻色子测量在未来的轻子对撞机将显着测试这剩余的区域。
2019-07-09 hep-ph
Feeble DM-SM Interaction via New Scalar and Vector Mediators in Rotating Neutron Stars
我们研究了大质量旋转中子星中暗物质的存在。为此，我们在前人工作的基础上，引入了一个新的物理矢量介体，以保证NS中费米DM与$β$稳定强子物质之间的弱相互作用. DM费米子的质量，介质和耦合的选择符合子弹集群和从今天的遗迹丰度的自相互作用约束。假设标量介质和矢量介质对残余丰度的贡献相等，我们计算了DM混合NS的状态方程（EoS），发现与仅考虑标量介质的情况相比，目前考虑矢量新物理介质并没有对DM混合NS的EoS和静态NS性质带来任何显著变化[1]。然而，在静态条件下获得的结构特性与PSR J 0348 +0432和PSR J 0740 +6620等大质量天体、引力波（GW 170817）数据以及最近获得的PSR J 0030 +0451和PSR J 0740 +6620的NICER实验结果的各种约束一致。我们还将我们的工作扩展到计算以不同角速度旋转的DM混合NS的旋转性质。在这方面，目前的结果表明，第二个组成部分的GW 190814可能是一个快速旋转的大规模DM混合NS。我们的结果也满足PSR B1937+21和PSR J1748- 2446 ad等星对转动频率的限制。此外，考虑到慢旋转，满足对转动惯量的约束。在归一化的转动惯量方面的普适性关系也适用于我们的DM混合EoS。
2021-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Light Dark Matter with a Hadrophilic Scalar Mediator
我们调查的热宇宙学和地球和天体物理现象的一个亚GeV hadrophilic黑暗部门。在这项工作中探索的具体建设功能狄拉克费米子暗物质候选人与光标量介体，占主导地位的耦合到上夸克相互作用。正确的冻结残余丰度可以通过暗物质湮灭直接到强子或通过隐蔽湮灭到标量介质来实现。一个丰富而独特的现象学是目前在这种情况下，从精确介子衰变，质子束流转储实验，对撞机，直接检测实验，超新星和核合成产生的探针。在未来，NA 62、REDTOP、SHiP、SBND和NEWS-G等实验将能够探索宇宙学激发的参数空间的重要部分。
2018-12-12 hep-ex hep-ph
Self-interacting dark matter from late decays and the $H_0$ tension
我们研究了一种暗物质产生机制，该机制基于信使类WIMP状态衰变为一对通过光介体交换进行自相互作用的暗物质粒子。其独特的热历史允许调解人是稳定的，因此避免强烈的限制，从宇宙微波背景和间接检测。这种机制的自然副产品是一个晚的时间的可能性，即，在复合之后，通过三体和单回路向次主导暗辐射分量的跃迁衰减到包含光介体的状态。我们研究在何种程度上这样的过程可以帮助缓解$H_0$紧张局势。此外，该机制可以提供一种自然的方式来构建具有超强自相互作用的暗物质模型，这些自相互作用可能会积极影响超大质量黑洞的形成速率。我们提供了一个简单的实现机制中的希格斯门暗物质模型，并找到一个重要的区域的参数空间，导致温和的放松哈勃紧张，同时有潜力解决小尺度结构问题的$Λ$ CDM。
2020-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Production and constraints for a massive dark photon at electron-positron colliders
暗扇区可以通过一个或多个中介粒子耦合到标准模型。我们讨论了两种介质：暗光子介质$A^{\prime}$和暗标量介质$ϕ$。讨论了过程$e^{+} e^{-} \rightarrow q \bar{q} A^{\prime}$和$e^{+} e^{-} \rightarrow q \bar{q} ϕ$（$q=u,~d,~c,~s$和$b$夸克）的总截面和各种微分分布。由于未来的$e^{+} e^{-}$对撞机背景更干净，我们将重点研究不可见的$A^{\prime}$。研究发现，双喷注系统的运动学分布可以用来识别（或排除）暗光子和暗标量介质，以及区分它们。我们进一步研究了在未来的CEPC实验与$\sqrt{s}=$ 91.2 GeV和240 GeV的暗光子搜索的可能性。在$\sqrt{s}=$ 91.2 GeV的CEPC运行下，有可能在不到一年的运行时间内对暗光子（20 GeV $< m_{A^{\prime}} <$ 60 GeV）进行决定性的测量。给出了意义为$S/\sqrt{B}=$ 2 $σ$、3 $σ$和5 $σ$的积分光度下限。
2020-01-14 hep-ph
Wolfenstein potentials for neutrinos induced by ultra-light mediators
新的物理学可以在低能量尺度下出现，涉及非常轻和非常弱的相互作用的新粒子。这些粒子可以介导中微子和普通物质之间的相互作用，并有助于与中微子振荡相关的Wolfenstein势。我们计算了超轻标量和矢量介质中的Wolfenstein势，并研究了该势对介质质量$m_A$的依赖性，同时考虑到物质分布（地球、太阳、超新星）的有限尺寸。对于超轻介质与$m_{A}^{-1}$的大小相当的介质（$R$），通常的$m_{A}^{-2}$的潜力的依赖性被修改。特别地，当$m_{A}^{-1}\gg R$时，电位不依赖于$m_{A}$。考虑到现有的限制轻介质，我们发现，对于标量的情况下，中微子传播的显着影响是不可能的，而对于矢量的情况下，大物质的影响是允许的$m_{A} \in [2\times10^{-17}$，$4\times10^{-14}]$ eV和规范耦合$g\sim 10^{-25}$。
2021-01-18 hep-ph
Constraining Dark Matter Models with a Light Mediator from CDEX-10 Experiment at China Jinping Underground Laboratory
利用CDEX-10实验205.4公斤·天数据，对含轻媒介子暗物质模型设定90%置信水平上限，排除2~5 GeV质量新参数空间，并约束自相互作用暗物质模型参数区。
2024-11-12 hep-ph
Direct detection of Higgs portal for light self-interacting dark matter
本文研究带标量媒介子的亚GeV自相互作用暗物质的Higgs门户直接探测，通过CRDM-核子散射和电子反冲两种途径给出参数空间限制。
2024-10-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on Light Leptophilic Dark Matter Mediators from Decay Experiments
我们在现有的实验中研究了亲轻子暗物质相互作用对μ子和基态介子衰变的影响。我们考虑一个隐蔽的暗区，它专门通过（亲轻子）标量或矢量介体与轻子相互作用。因此，这些相互作用将影响轻子衰变并使能谱变形。我们首先研究了μ子的Michel衰变，$μ^+\rightarrow e^+ν_e \barν_μ$，这使我们能够很好地约束参数空间。其次，将考虑罕见的$π^\pm$、$K^\pm$、$D^\pm$和$D_s^\pm$衰变为$eν$。标量介体将消除标准模型的螺旋度抑制，因此可以导出强约束。由此产生的光介质的电子和μ子的耦合的界限仍然是有点弱于那些从搜索在低能量$e^+e^-$对撞机和μ子的磁矩，分别。最后，我们表明，K介子和π介子衰变基本上排除了“钴-SIMP”的情况下，标量暗物质粒子有一个维度-5耦合到电子。
2022-06-10 hep-ph
Dark matter self-interactions from a general spin-0 mediator
暗物质粒子通过交换非常轻的自旋为0的介质进行相互作用，可以具有很大的自相互作用速率，并从热冻结中获得它们的残余丰度。与此同时，这些模型面临着来自暗物质的直接和间接探测的强约束，以及对介质性质的一些限制。我们调查这些约束是否可以与天体物理系统中的暗物质自相互作用的可观测效应相一致。对于纯标量耦合的调解人的情况下，我们指出了高度相关的影响，低阈值直接检测实验，如CRESST-II，这基本上排除了最简单的实现这个模型。这些约束可以显着放松，如果调解人有CP违反耦合，但模型面临着强大的约束CMB测量，这只能在参数空间的特殊区域中避免。
2017-12-22 astro-ph.CO hep-ph
Direct Detection of Light Self-Interacting Dark Matter via Electronic Collective Excitations
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Chengdu Technological University（成都工业学院）；Beijing University of Technology（北京工业大学）
本研究利用等离子体激元增强的直接探测方法，结合SENSEI和DAMIC-M数据，推导90%置信水平的排除极限，对轻自相互作用暗物质的部分参数空间形成约束。
2026-08-11 hep-ph
Loop-induced direct detection signatures from CP-violating scalar mediators
我们调查直接检测签名的暗物质粒子与夸克相互作用，通过一个轻自旋0调解员与一般CP阶段。由于树级散射可能会强烈抑制在非相对论性的限制，环路的贡献发挥了重要作用，并可能导致在不久的将来的实验中可观察到的信号。我们研究了不同的介质质量和CP阶段的现象，重点是最大的CP破坏和希格斯门模型的情况。有趣的是，在树和回路水平获得的速率的总和可以给出一个特征反冲光谱，而不是从一个单一类型的相互作用。我们进一步发展了一种新的方法，用于将暗物质和胶子之间有效相互作用的双圈贡献分解为两个单独的单圈图，在我们的情况下，这大大简化了重要的顶夸克贡献的计算。
2021-05-28 hep-ph
Pseudoscalar Mediators: A WIMP model at the Neutrino Floor
由于其高度抑制截面（费米子）暗物质与标准模型通过赝标介质相互作用，预计在直接检测实验中基本上是不可观察的。我们考虑了一个简化的模型和一个更现实的模型的基础上扩展的两个希格斯偶极子模型和计算的有效暗物质-核子相互作用的主导单圈贡献。这种高阶修正完全控制了散射率，并且自然地，即对于一阶耦合，导致在中微子底附近的直接检测截面。考虑到所观察到的遗迹密度和低能量可观测量的限制，我们详细分析了直接探测的前景，并找到了即将到来的直接探测实验（如XENONNT，LZ和DARWIN）所能达到的参数空间区域。
2018-03-27 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
Light Dark Matter: Models and Constraints
我们研究的直接检测前景的一组代表性的简化模型的亚GeV的暗物质（DM），占现有的地球，天体物理和宇宙学的限制。我们专注于暗物质轻于兆电子伏，这些限制是最严格的，并找到三个方案与访问的直接检测截面：（一）DM通过超轻动力学混合暗光子相互作用，（二）DM子组件与核子或电子通过轻标量或矢量介质相互作用，和（三）DM通过重于100千电子伏的介质与核子耦合。
2017-10-31 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
Direct Detection with Dark Mediators
我们介绍暗介质暗物质（dmDM）的黑暗和可见的部门连接至少一个光介质$ϕ$携带相同的暗电荷，稳定DM。$ϕ$通过算符$\bar q q ϕϕ^*/Λ$耦合到标准模型，通过汤川耦合$y_χ\overline{χ^c}χϕ$耦合到暗物质。对于$m_ϕ\lesssim 10 \ \mathrm{keV}$和小Yukawa耦合，直接检测被实现为树级的$2\rightarrow3$过程$χN \rightarrow \bar χN ϕ$，或者可替代地被实现为环诱导的$2\rightarrow2$过程$χN \rightarrow χN$。我们探索这种情况下的直接检测的后果，发现一个沉重的$\mathcal{O}(100 \ \mathrm{GeV})$ dmDM候选人伪造不同的$\mathcal{O}(10 \ \mathrm{GeV})$标准WIMP在不同的实验。大部分dmDM参数空间是可检测的不可约中微子背景以上，尚未排除任何界限。有趣的是，对于$m_ϕ$范围导致新的直接检测现象，dmDM也是自相互作用暗物质（SIDM）的一种形式，它解决了矮星系观测和数值模拟之间的不一致。
2014-11-11 hep-ph
Towards a complete scheme of cosmological neutrino self-interactions: Collision term for a wide range of mediator masses
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional（墨西哥国立理工学院高级研究中心）；Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación（科学、人文、技术与创新秘书处）；Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理科学研究所）；Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias（蒙特雷理工学院工程与科学学院）
本文提出一种新框架，用于在玻尔兹曼层级中获得中微子-中微子碰撞项，考虑中微子和介子质量作为自由参数，为未来分析提供工具，并展示非共振情况下从轻介子到重介子近似平滑过渡。
2026-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Search for strongly interacting dark matter at Belle II
本文研究 Belle II 对 MeV–GeV 质量、与电子强耦合暗物质的探测能力，计算单光子、单簇射和双簇射通道的排除区，表明其可补充直接探测与中微子实验约束。
2024-05-19 astro-ph.HE hep-ph
KeV Scale Frozen-in Self-Interacting Fermionic Dark Matter
我们提出了一个暗物质粒子冻结在MeV尺度的模型。在这个模型中，标准模型扇区和暗扇区之间的中介体可以自动地为暗物质提供自相互作用。相互作用的强度自然是有利于集团质量亏损异常的区域。由于自散射，可以将$α$约束放宽到$m_D \gtrsim 2 $ keV。在这一区域内，自相互作用和费米压力共同作用，在矮星系中心形成了一个暗物质核。
2018-12-13 astro-ph.GA hep-ph
Continuum-Mediated Self-Interacting Dark Matter
暗物质可能通过连续的低质量状态自我相互作用。如果暗物质耦合到一个强耦合的近共形隐藏扇区，就会发生这种情况。这种类型的理论是全息描述的膜本地化的暗物质与块场在一个切片的5D反德西特空间。在这种情况下的长程势取决于空间分离的非整数幂，与由单个4D介体交换产生的汤川势相反。由此产生的自相互作用的截面的比例就像一个非整数幂的速度。我们确定了出生，经典和共振制度，并调查他们使用国家的最先进的数值方法。我们证明了我们的连续介质介导的框架，以解决天体物理小尺度结构异常的可行性。调查的连续介质介导的索末菲增强，我们证明了一种模式的共振可以发生依赖于非整数功率。我们的结论是，连续介质引入新的幂律标度打开新的可能性暗物质自相互作用现象。
2021-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Spin-2 Portal Dark Matter
我们推广的模型调用自旋2粒子作为暗区和标准模型之间的调解人。我们表明，一个巨大的自旋2信使可以有效地发挥门户网站的作用，这两个部门之间。然后在再加热时期通过冻结机制产生暗物质。在很大一部分的参数空间，生产通过交换一个大规模的自旋2介体占主导地位的过程，涉及一个引力子与普朗克抑制耦合。我们进行了系统的分析，这样的模型为不同的值的自旋2质量相对于最大值和最终温度达到再加热。
2018-03-05 astro-ph.HE hep-ph hep-th
