A Light Scalar Explanation of $(g-2)_μ$ and the KOTO Anomaly
KOTO实验最近进行了一项寻找中性K介子衰变为中性π介子和一对中微子的研究。在KOTO信号区观测到三个事件，预计背景值约为0.05。由于没有发现系统误差的明确信号，因此衰变$K_{L}\rightarrowπ^0ν\barν$中的过剩事件是相当有趣的。一种可能的解释是存在一个质量为π质量量级的标量$ϕ$，并诱导出模拟观测信号的衰变$K_L \to π^0 ϕ$;一个质量为π质量量级的标量和一个标准模型希格斯耦合量级的μ子耦合也可以解释μ子磁矩异常$(g-2)_μ$。我们建立在这些事实表明，一个轻的单重标量与轻子和夸克的耦合，因为在两个希格斯二重态模型中与希格斯态混合引起的，可能会导致这两个异常的解释。更具体地说，我们表明，这是在所谓的X型模型中的情况下，轻子和夸克耦合到两个不同的希格斯双重态，并为标量质量的范围在40和70兆电子伏之间。由于需要相对较大的耦合到轻子，以适应$(g-2)_μ$，标量寿命意外地落入亚纳秒范围内，这是必要的，以逃避严重的质子束流收集实验和天体物理学的限制，虽然它变得敏感的限制，从电子束流收集实验。讨论了该模型的其他唯象性质。
2020-04-11 hep-ex hep-ph
Explaining $(g-2)_{μ,e}$, the KOTO anomaly and the MiniBooNE excess in an extended Higgs model with sterile neutrinos
我们考虑一个简单的扩展的标准模型（SM）的一个复杂的标量二重态和一个单线态以及三个不育中微子。不育中微子与SM中微子混合产生三个与振荡数据一致的轻中微子态和三个重不育态。最轻的无菌中微子的寿命比宇宙的年龄长，可以提供正确的暗物质遗迹丰度。利用质量为~ $\sim\mathcal{O}(100)$ ~MeV的光标量与无菌中微子的树级变味相互作用，我们可以同时解释μ子和电子的反常磁矩、KOTO反常事件和MiniBooNE超数。
2020-09-19 hep-ph
Looking forward to test the KOTO anomaly with FASER
在LHC中寻找轻和长寿命粒子的工作将在未来几年得到加强，新的FASER实验将发挥重要作用。在这项研究中，我们将讨论如何FASER可以独立探测在K介子工厂的新物理搜索相关的情况。我们把重点放在最近观察到的三个异常事件的KOTO实验中提出的解释。FASER的基线精确地对应于建议的寿命解决方案的异常，避免了NA62的收费K介子的界限。因此，实验可以在运行的前几周内开始约束相关模型。在某些情况下，它可以确认一个可能的发现，在LHC运行3期间，FASER中有多达10000个壮观的高能事件。FASER和K介子工厂，采用FASER的能力来研究双光子签名之间的进一步互补性，说明了模型与轴子类粒子占主导地位耦合到$SU(2)_W$规范玻色子。
2020-12-02 hep-ph
Loophole in $K \to πν\barν$ Search \ \& $K_L \to π^0 ν\barν$ Beyond Grossman--Nir Bound
Grossman-Nir界限概念是稳健的，但是可以规避对$K_L \to π^0ν\barν< 1.4 \times 10^{-9}$的常见感知。由于$K\pi2$（3）衰减的盲性，$K^+$衰减实验（如E787/E949和当前运行的NA 62）在运动学上排除了“盲区”。这为目前正在进行的KOTO实验提供了机会。在没有运动学控制的情况下，如果KOTO实验能够否决所有真实背景，它可能会发现$K_L \to π^0 + X^0$，其中$X^0$是一种不可见的“暗”玻色子，质量为$m_{X^0} \sim m_{π^0}$。这可能发生在2015年的数据中，这应该允许KOTO达到标称GN界限灵敏度。给出了规范$L_μ- L_τ$的一个明确模型，它与μ子$g-2$相连，从而与极轻的$Z'$相连.加入与普通夸克混合的类矢量夸克，$W$ -玻色子环会诱导$s\to dZ'$和$b\to sZ'$跃迁。除了实现情景外，该模型还进一步说明了潜在影响。鉴于通常与光子相关的暗玻色子受到严格约束，KOTO有一个独特的机会来探测与μ子相关的暗区。
2016-11-29 hep-ph
Dark-sector physics in the search for the rare decays $K^+\rightarrow π^+ \bar νν$ and $K_L\rightarrow π^0 \bar νν$
我们计算了衰变$K_L \rightarrow π^0 Q \bar Q$和$K^+ \rightarrow π^+ Q \bar Q$对稀有衰变$K^+\rightarrow π^+ ν\bar ν$和$K_L\rightarrow π^0 ν\bar ν$测量宽度的贡献，其中$Q$是暗扇区的暗费米子。最近的实验限制$Γ(K^+ \rightarrow π^+ ν\bar ν)$从NA 62设置一个新的和非常严格的界限上的暗扇区参数。$K_L \rightarrow π^0 Q \bar Q$的分支比可能在KOTO灵敏度范围内。Grossman-Nir界限被NA 62和KOTO实验所执行的不同运动学切割的非对称效应所削弱。最后一个特征适用于所有模型，其中通过轻或无质量的中间状态发生衰变到不可见状态。
2020-06-20 hep-ex hep-ph
Kaon Portal to Freeze-in Dark Matter
KEK Theory Center, IPNS, KEK（高能加速器研究机构理论中心，粒子核物理研究部）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学高等研究院）；Department of Physics, The University of Osaka（大阪大学物理学系）
研究通过轻暗物质的冻结在生产机制，探讨夸克味改变算符在低温再加热宇宙学中的作用，发现通过K衰变和散射生成暗物质丰度，并与NA62、KOTO和KOTO II实验相关联。
2026-09-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Imprints of MeV Scale Hidden Dark Sector at Planck Data
新的光种可以增加普朗克精确测量的宇宙微波背景下的有效相对论自由度（$N_{\rm eff}$）。在这项工作中，我们考虑了一个兆电子伏规模的热解耦非最小的暗部和研究的印记的暗部动态测量的$N_{\rm eff}$在CMB形成的时间。根据普朗克对$N_{\rm eff}$和暗物质遗迹密度的测量结果，我们预测了模型参数空间的允许区域。结果表明，在暗扇区粒子的非分级质谱的情况下，暗扇区动力学对$N_{\rm eff}$的影响是显著的。
2022-09-29 hep-ph
Collider imprint of vector-like leptons in light of anomalous magnetic moment and neutrino data
研究将类矢量轻子纳入标准模型以解决μ子和电子反常磁矩及中微子质量混合问题，发现弱双重态和单态在受限参数空间内提供解，并产生可区分于背景的六轻子对撞机信号。
2024-12-18 hep-ph
Pair production of dark particles in meson decays
$K$和$B$介子的罕见衰变提供了一个强有力的探测暗扇区与轻新粒子。我们发现，由于增强的二体运动学，$K_L\to X_1X_2$或$X_2X_2$，$O(100\,{\rm MeV})$暗态的对产生可以用$K_L$介子的衰变来探测。如果这两种粒子中有一种是不稳定的，例如$X_2\to X_1π^0$、$X_2\to X_1γ$或$X_{1,2}\to γγ$，这种衰变很容易模拟出$K_L\to π^0 ν\overlineν$的特征，同时不被带电K介子的衰变所排除。我们构建了明确的模型，增强了$K_L$衰变签名，并受到KOTO实验结果的约束。我们注意到，在满足所有其他约束（$B$衰变、对撞机、束流倾倒）的情况下，也可以容纳最近报告的多余事件。这些模型是基于规范和/或标量部门的理论的扩展。最轻的$X_{1,2}$粒子，如果稳定的话，可能构成整个暗物质。
2020-09-21 hep-ex hep-ph
Imprints of light dark matter on the evolution of cosmic neutrinos
本文研究轻暗物质与中微子在MeV以下温度相互作用产生的宇宙学印记，通过模型无关方法计算其演化，发现暗物质可显著影响中微子热演化，造成接近实验限的负N_eff贡献及CνB光谱畸变。
2024-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Imprints of Frozen-In Light Sterile Neutrinos
我们研究了通过冻结机制产生的无菌中微子暗物质的可观测宇宙学方面。该研究是在一个框架中进行的，该框架承认许多宇宙学上有趣的变化：通过来自更高维度算子的湮灭过程产生的高温产物或来自标量衰变的低温产物，其中衰变的标量与热浴处于或不处于平衡，在超对称或非超对称设置中，从而使我们能够提取通用属性并突出特定变化所特有的特征。我们发现，虽然这样的不育中微子一般是兼容的所有宇宙学约束，有趣的情况下，可能会出现暗物质是冷，暖，或热，有非平凡的动量分布，或提供贡献的相对论自由度的有效数量Neff大到足以探测大爆炸核合成未来的测量。
2017-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Kaon decays shedding light on massless dark photons
我们探索K介子衰变与丢失的能量带走的无质量的暗光子，$\barγ$，假设有味道改变偶极型耦合的$d$和$s$夸克。我们特别考虑中性K介子模式$K_L\toγ\barγ$和$K_L\toπ^0γ\barγ$及其对应的$K_S$，以及带电K介子通道$K^+\toπ^+γ\barγ$，其中每一个也有一个普通的光子，$γ$，在最终状态。此外，我们还研究了$K_{L,S}\toπ^+π^-\barγ$和$K^+\toπ^+π^0\barγ$。有趣的是，相同的$ds\barγ$相互作用引起了具有丢失能量的超子的味道变化的两体衰变，并且受到可以从现有超子数据推断出的模型无关的约束。考虑到这一点，我们得到的分支分数${\cal B}(K_L\toγ\barγ)$和${\cal B}(K_L\toπ^0γ\barγ)$，可以高达$10^{-3}$和$10^{-6}$，分别，其中之一或两者可能是在KOTO实验的灵敏度范围内。此外，我们发现，${\cal B}(K^+\toπ^+γ\barγ)$和${\cal B}(K^+\toπ^+π^0\barγ)$允许最大的顺序$10^{-6}$以及，这可能是探测NA 62。作为补充，超子模可以具有BESIII可能达到的速率。因此，这些正在进行的实验可能很快就能够对无质量暗光子的存在提供重要的测试。
2020-09-07 hep-ex hep-ph
String loops and gravitational positivity bounds: imprint of light particles at high energies
本文研究引力理论中轻粒子对有效场论正定界的圈修正，发现弦启发模型下高能与低能贡献的 $1/m$ 增强项完美抵消，从高能视角解释了引力存在下可能的正定性破坏。
2024-11-05 hep-ph hep-th
Light Nuclei solving Auger puzzles. The Cen-A imprint
AUGER小组最近发现了60 EeV的超高能宇宙射线（UHECR）图。这一结果被解释为AGN源在GZK边缘主要从超银道面喷射质子的表现。这个结果是令人惊讶的，因为没有更近的室女星系团。此外，光谱中早期截止的GZK可能与轻核（而不是质子）更好地协调。此外，一个大组（近12个）的事件集群可疑沿Cen-A。最后，质子UHECR组成的性质是在尖锐的分歧与早期奥格声称的重核优势在40 EeV。因此，我们在这里解释的信号，主要是UHECR轻核（He，Be，B，C，O），很可能大部分是最轻的（He，Be），从最近的AGN Cen-A喷出，被银河系磁场涂抹的UHECR，其随机垂直弯曲与超银河臂重叠。由于超银河平面（臂）和涂抹之间如此罕见的巧合，最终发生了Auger误解来自Cen-A的（随机）信号，垂直于银河场弯曲。我们的推导验证了He，Be和B，C，O的随机涂抹角的一致性，与Cen-A附近的AUGER主群事件有合理的一致性。只有少数其他罕见的事件在其他地方传播。Cen-A的准直度最高，最轻。传播的越多，传播的越重。因此，Cen-A是HEAT和AMIGA作为增强的AUGER阵列在千万PeV能量下可观测到的最佳候选UHE中微子τ。这一模型可能很快被新事件聚集在Cen-A周围和成分印记研究所检验。
2008-08-07 astro-ph hep-ph
Imprints of a light Sterile Neutrino at DUNE, T2HK and T2HKK
我们评估了3+1方案中的无菌中微子振荡对美国和日本的长基线实验的影响。日本有两个实验方案，分别称为T2HK和T2HKK。我们显示了无菌中微子振荡参数对T2 HK和T2 HKK对质量等级、CP破坏和$θ_{23}$八分圆的预期灵敏度的影响，并将其与标准振荡情况下的预期灵敏度进行比较。我们加入了DUNE的预期十年数据，并给出了T2HKK+DUNE对振荡参数的组合预期灵敏度。我们做了充分的边缘化的相关参数空间，并显示了真正的无菌混合角的大小对这些实验的物理范围的影响。我们表明，如果一个假设的源的CP破坏是单独的标准CP阶段的测试情况下，那么它似乎预期的CP破坏的灵敏度下降，由于不育中微子。然而，如果我们放弃这一假设，那么CP敏感性可能会朝任何一个方向发展。预期的八分圆的$θ_{23}$和质量层次的灵敏度的影响取决于无菌混合角的大小在一个非平凡的方式。
2017-09-07 hep-ph
Imprints of Spinning Particles on Primordial Cosmological Perturbations
如果在暴胀过程中存在比哈勃速率轻的更高自旋的粒子，它们可能会在标量和引力子涨落的散射子上留下明显的统计各向异性印记。我们使用dS/CFT $_3$对应和算子乘积展开技术来构造这样的签名。特别是，我们得到的情况下，部分无质量的高自旋状态的通用结果。
2018-02-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Three Exceptions to the Grossman-Nir Bound
我们表明，Grossman-Nir（GN）的界限，$\text{Br}(K_L\to π^0ν\barν)\leq 4.3 \, \text{Br}(K^+\to π^+ν\barν)$，可以违反的存在下，轻新物理的味道违反耦合。我们构建了三个样本模型，在这些模型中，GN界可以被数量级违反，同时满足所有其他实验界。在这三个模型中，分支比$\text{Br}(K_L\to π^0+{\rm inv})$的增强分别是由于$K_L\to π^0ϕ_1$、$K_L\to π^0ϕ_1ϕ_1$、$K_L\to π^0ψ_1\bar ψ_1$跃迁引起的，其中$ϕ_1 (ψ_1)$是逃逸探测器的光标量（费米子）。在三种模型中，$\text{Br}(K^+\to π^++{\rm inv})$保持非常接近SM值，而$\text{Br}(K_L\to π^0+{\rm inv})$可以饱和当前KOTO结合。除了最终状态的不可见粒子（这可能解释了暗物质），模型还需要额外的GeV量级的光介质。
2020-07-28 hep-ph
Cannibalism's lingering imprint on the matter power spectrum
早期的宇宙可能包含内部热化的暗区，这些暗区与标准模型脱钩。在这种情况下，由暗区中最轻的粒子组成的残余黑暗热浴，可以在大爆炸核合成之前引起早期物质统治的时代，这对最小的暗物质结构具有潜在的可观察影响。这种最轻的暗粒子可以很容易地和一般地具有改变数量的自相互作用，从而产生“食人”行为。我们认为宇宙学最初次占主导地位的食人族物种来暂时驱动宇宙的膨胀，我们提供了一个简单的地图之间的粒子性质的食人族物种和增强的暗物质扰动增长在这样的宇宙学的关键特征。我们进一步证明，食人族的自我相互作用可以确定小规模的截止在物质功率谱，即使食人族的自我相互作用冻结之前食人族的统治。
2022-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Imprints of CP violation asymmetries in rare $Λ_{b}\to Λ\ell^{+}\ell^{-}$ decay in family non-universal $Z^{\prime}$ model
研究了标准模型的自然推广--族非普适$Z^{\prime}$模型中的稀有重子$Λ_{b}\toΛ\ell^{+}\ell^{-}$.利用在光锥QCD求和规则框架下计算的跃迁形状因子，我们分析了极化和非极化CP破坏不对称性对上述衰变的影响。我们的结果表明，在$Λ_{b}\toΛμ^{+}μ^{-}$和$Λ_{b}\toΛτ^{+}τ^{-}$两个通道中，非极化和极化CP破坏不对称性都是相当大的，因此它们清楚地表明了中性$Z^{\prime}$规范玻色子产生的新物理.希望这些CP破坏不对称性的测量不仅有助于我们联系新的物理，而且有助于我们确定新规范玻色子$Z^{\prime}$的参数的精确值。
2014-08-19 hep-ph
Imprints of Axion Superradiance in the CMB
轻轴子（$m_a \lesssim 10^{-10}$ eV）可以通过一种称为旋转超辐射的机制在快速旋转的天体物理学黑洞周围形成稠密的云。轴子和光子之间的耦合引起了一个参数共振，由轴子云的受激衰变引起，它可以迅速将大轴子数密度的区域转换为低能光子的巨大通量。在这项工作中，我们考虑的现象学意义的超辐射轴子云进行共振衰变。我们表明，从这样的事件产生的低能量光子将被吸收在宇宙学短距离，可能会引起大规模的冲击波，加热和加热的IGM超过Mpc尺度。这些冲击波可能以各向异性光谱畸变或光学深度中的不均匀特征的形式留下可观察到的印记。
2020-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Imprint of Multi-component Dark Matter on AMS-02
研究了多组分衰变暗物质（DM）方案，以解释PAMELA和AMS-02最近证实的正电子分数以及Fermi-LAT观测到的总$e^+ +e^-$通量中可能存在的过量。通过执行$χ^2$拟合，我们发现两个DM分量已经足以给出AMS-02和Fermi-LAT数据的合理拟合。最佳拟合结果表明，质量为1.5 TeV的重DM组分主要通过$μ$ -通道衰变，而100 GeV的轻DM组分主要通过$τ$ -通道衰变.作为副产品，AMS-02和Fermi-LAT观测到的100 GeV附近的精细结构可以自然地解释为由于较轻的DM分量而导致的下降。利用拟合得到的模型参数，计算了双组分DM方案下的扩散$γ$射线发射光谱，发现与Fermi-LAT测量的数据一致。我们还构建了一个微观粒子DM模型，自然地实现了两个组件DM方案，并指出了一个有趣的中微子信号，这是可能在不久的将来被测量的冰立方。
2014-02-26 astro-ph.HE hep-ph
Sterile neutrinos facing kaon physics experiments
我们讨论了弱K介子衰变的情况下，标准模型是由大量的不育费米子扩展。在重新讨论轻子和半轻子衰变的解析表达式后，我们导出了末态有两个中微子时衰变率的表达式。通过使用一个简单的有效的模型，只有一个不育中微子，兼容所有目前的实验界限和一般的理论约束，我们进行了彻底的数值分析，揭示了大量的不育中微子的存在对K介子弱衰变的影响是非常小的，小于$1\%$的衰变率。唯一的例外是$\mathcal{B} (K_L\to νν)$，它可以上升到$\mathcal{O}( 10^{-10})$，因此可能在KOTO实验的范围内。换句话说，如果未来所有对弱K介子衰变的测量结果都与标准模型的预测一致，这就不能排除存在大量的轻惰性中微子，它们具有不可忽略的活性-惰性混合。相反，对于质量低于$m_K$的无菌中微子，人们可能会得到$\mathcal{B} (K_L\to νν)$的巨大增强，否则在标准模型中可以忽略不计。
2017-04-24 hep-ex hep-lat hep-ph
Imprint of the adjoint meson spectrum in the decay patterns of hidden-bottom tetraquarks
Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；University of Wuppertal（伍珀塔尔大学）
研究揭示隐藏底四夸克体Z_b(10610)和Z_b(10650)的近简并性和衰变模式，通过Born-Oppenheimer有效场论解释Z_b'衰变至B\bar{B^*}的抑制现象，并关联到adjoint介子的简并性。
2026-05-15 hep-ex hep-lat hep-ph
Flavor Imprints on Novel Low Mass Dark Matter
该研究提出了一种新型低质量暗物质模型，通过破缺A4对称性实现中微子质量生成和暗物质稳定性，同时预测了θ_{23}八分之一和Δm_{sol}^{2}与Δm_{atm}^{2}的相关性。
2025-11-24 hep-ph
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmological Probes of Light Relics
当前和未来宇宙学观测的主要目标之一是热大爆炸的光热遗迹。在粒子物理学的标准模型中，一个重要的热遗迹是宇宙中微子，而有趣的扩展预测了新的轻粒子，它们与普通物质的耦合更弱。然而，这些难以捉摸的粒子可能在早期宇宙中有效地产生，它们的引力影响可以在宇宙学观测中检测到。在这篇论文中，我们描述了如何测量宇宙微波背景（CMB）和宇宙的大尺度结构（LSS）可以揭示中微子的性质和其他光遗迹的可能存在的新的光。这些观测结果对早期宇宙中的辐射量非常敏感，部分原因是自由流物质（如中微子）在我们详细研究的重子声学振荡（BAO）中留下了微小的相移。基于这种分析理解，我们通过独立确认宇宙中微子背景在CMB和LSS数据集中的自由流性质，为宇宙中微子背景提供了进一步的证据。特别是，我们建立了一个新的分析的BAO光谱导致的第一次测量的中微子在星系团簇的这个印记。未来的宇宙学调查，如下一代CMB实验（CMB-S4），有可能测量相对论性物质的能量密度在亚百分比水平，因此将能够探测物理超越标准模型。我们演示了如何实现这一点，并提出了一个观测目标，这将允许检测任何光粒子，曾经在热平衡。有趣的是，即使没有检测，通过对标准模型的耦合提供约束，也会产生新的见解。[删节]
2018-10-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
