Warm Dark Matter in Two Higgs Doublet Models
我们表明，一个中性标量场，σ，两个希格斯偶极子扩展的标准模型纳入中微子质量的跷跷板机制，可以被确定为一致的{ \it暖}暗物质候选人的顺序keV的质量。借助于参与跷跷板机制的右手中微子N的晚期衰变，正确地再现了$σ$的残余密度。宇宙学的限制决定了N的质量和寿命为M_N = 25 GeV - 20 TeV，τ_N =（10^{-4}-1）sec。这些模型也可以解释最近报道的银河系外光谱中3.5 keV X射线衰变σ \to γγ的异常。这些模型在对撞机和天体物理设置的未来测试进行了概述。
2014-12-24 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation from Inflationary Fluctuations
轻的新矢量玻色子可以通过暴胀过程中的量子涨落在引力作用下产生;如果这些粒子是弱耦合的，并且在宇宙学上是亚稳态的，它们就可以解释观测到的暗物质丰度。然而，在标准模型的最小无异常$U(1)$扩展中，如果至少有一个中微子质量本征态足够轻，这些矢量一般会衰变为中微子。如果这些衰变发生在中微子退耦和CMB冻结之间，那么所产生的辐射能量密度可以在可以改善哈勃张力的水平上对$ΔN_{\rm eff}$做出贡献，并且可以在未来的CMB和遗迹中微子探测实验中发现。由于额外的中微子是由BBN后的矢量衰变产生的，因此这种情况预测在复合时会产生$ΔN_{\rm eff} > 0$，但在BBN期间会产生$ΔN_{\rm eff} = 0$。此外，由于偶然的抵消，对$ΔN_{\rm eff}$的贡献近似与质量无关。
2021-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Electroweak baryogenesis by axionlike dark matter
我们表明，一个类轴子粒子（ALP）自然实现自发的电弱重子生成通过宇宙演化强烈联系到电弱相变（EWPT），如果它微弱耦合到希格斯场，同时给予一个小的贡献，希格斯玻色子质量。如果ALP与电弱异常耦合足够强，则可以成功地产生所观察到的重子不对称性。同样有趣的是，ALP对暗物质有贡献，它与一个隐藏的规范扇区的耦合使得遗迹丰度对EWPT之前的宇宙历史不敏感。ALP解释了重子不对称性和暗物质在大范围的耦合，由于摩擦引起的隐藏规范部门。为了与宇宙学和天体物理学的观测相兼容，ALP的质量应该在0.01到30 eV之间，如果它与电弱异常的耦合很强，则还需要是憎水的，这限制了UV完成的场含量和电荷分配。
2022-03-03 hep-ph
A Model for Neutrino Warm Dark Matter and Neutrino Oscillations
质量在keV范围内的μ子中微子和τ中微子，在低再加热温度的宇宙学中是允许的，它们可以构成宇宙中温暖的暗物质。本文研究了keV量级的四个轻中微子模型$ν_μ$和$ν_τ$，它结合了跷跷板机制和阿贝尔味对称性。大气中微子异常是由$ν_μ-ν_τ$振荡引起的。太阳中微子问题的答案是振荡到轻无菌中微子，其中SMA，LMA和低QVO解决方案可以容纳在我们的情况下。
2001-06-07 hep-ph
One likelihood to bind them all: Lyman-$α$ constraints on non-standard dark matter
最近的宇宙学紧张局势重新点燃了对$Λ$ CDM之外的模型的搜索，这些模型会导致物质功率谱的抑制。由于Lyman- $α$数据可访问的尺度较小，因此它们是探测此类模型的极好的附加工具。在这项工作中，我们扩展了一个最近开发的方法，使用莱曼$α$数据来约束功率谱抑制所造成的几乎任何混合物的冷和非标准的暗物质。我们强调了在开发相应的可能性时所涉及的步骤，这些可能性将在本作品出版时公开发布。我们研究了三个模型抑制功率谱的例子，即弱相互作用的暗物质，与重子相互作用的暗物质，以及混合冷+暖暗物质。后两个可以很好地约束从莱曼- $α$数据，我们得到新的结论，宇宙学允许的参数空间，包括发现一个温和的偏好，非零之间的相互作用暗物质和重子。在这些模型上获得的约束的一致性突出了这里开发的可能性的鲁棒性和灵活性。
2022-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraining FIMP from the structure formation of the Universe: analytic mapping from $m_{\mathrm{WDM}}$
相对于弱相互作用大质量粒子，弱相互作用大质量粒子是一种有趣的暗物质候选者。光（keV尺度）FIMP DM特别令人感兴趣：它的辐射衰减在X射线光谱中留下了线信号;它是温暖的暗物质（WDM），并改变了宇宙的银河系尺度结构形成与WIMP DM。一旦报告了可能的X射线线（例如，$3.5 \,\mathrm{keV}$线和$7 \,\mathrm{keV}$ FIMPDM推断），必须检查该FIMPDM是否与结构形成相容。这里有一个问题：对WDM的结构形成约束通常以所谓的热WDM质量$m_{\mathrm{WDM}}$来报告，其不能直接应用于FIMP参数。在本文中，我们介绍了一个基准的FIMP模型，代表了广泛的一类FIMP模型。该基准的一大优点是，我们可以推导出由冷冻过程产生的FIMPs的非热相空间分布的解析公式。通过进一步导出某个“温暖度”量，我们可以解析地将$m_{\mathrm{WDM}}$映射到FIMP参数。我们的分析图表明，$7 \,\mathrm{keV}$ FIMP DM，没有熵产生或退化的光谱，是在紧张局势与最新的莱曼- $α$森林数据。我们的分析地图将是非常有用的观测约束和报告的X射线线的未来更新。它也是非常容易将我们的解析公式纳入玻尔兹曼求解器，使线性物质功率谱是容易获得的。我们的基准模型将促进FIMP搜索和粒子物理模型的建立。
2019-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on mixed dark matter from anomalous strong lens systems
最近有人指出，暖暗物质（WDM）模型不能同时再现遥远类星体光谱中观测到的莱曼α森林，而冷暗物质（CDM）模型则不能同时解决小尺度问题。结果表明，WDM和CDM的混合暗物质（MDM）模型能够满足Lyman-α森林的约束条件，并能解释3.5 keV异常X射线线和“卫星丢失问题”.我们调查的MDM模型使用强引力透镜的观测约束。首先，我们开发了一个拟合公式的MDM模型中的非线性功率谱进行N体模拟和估计预期的扰动所造成的视线结构在四个四重透镜类星体，显示异常的流量比。我们的分析表明，MDM模式是兼容的观测异常，如果温暖的成分的质量分数小于0.47，在95%的置信水平。即使考虑了这一约束，MDM对异常X射线线和小尺度问题的解释仍然是可行的。
2016-04-06 astro-ph.CO hep-ph
Radiative Seesaw Model with Non-zero θ_{13} and Warm Dark Matter Scenario
利用最新的实验结果，我们研究了Ma的辐射跷跷板模型。我们试图用较少的假设来研究这个模型的可行性。CDM和WDM方案都考虑在内。在CDM方案中，残体丰度的拟合表明，在理论保持可微扰性的前提下，质谱M_1 < m_0 < M_2是较好的。通过对味破坏过程μ \rightarrow e γ和剩余密度丰度的研究，得到了模型的强约束.此外，我们还尝试在模型中解释μ子反常a_μ \equiv（g-2）/2，但新粒子的贡献太小，不能解释这种差异。在WDM方案中，我们证明了残余丰度可以通过热生产和随后的熵稀释过程产生。熵稀释可以通过N_2衰变来实现，但需要M_1 < M_2 < m_0。
2012-08-13 hep-ph
Anisotropic cosmic optical background bound for decaying dark matter in light of the LORRI anomaly
最近，新地平线观测报告了宇宙光学背景（COB）中的异常通量。COB的流量是$16.37\pm 1.47\, \rm nW m^{-2} sr^{-1}$，在LORRI枢轴波长$0.608\,\rm μm$，这是$\sim 4σ$水平以上的预期流量从哈勃太空望远镜（HST）星系计数。如果这是电子伏特尺度的暗物质衰变为光子的暗示，那就太好了。在本文中，我们指出，这样一个衰减的暗物质模型预测大量的各向异性的COB通量，这是准确测量的HST。HST的数据排除了在$5$ - $20$ eV质量范围内大于$10^{-24}$-$10^{-23}\,{\rm s}^{-1}$的主导冷暗物质的衰变率。因此，衰变的冷暗物质解释了COB过剩是强烈不利的各向异性约束。我们讨论了一些漏洞：例如热/热暗物质或暗物质的两步衰变，以解释COB过量。
2023-01-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
FLArE up dark sectors with EM form factors at the LHC Forward Physics Facility
本文研究在FPF的FLArE探测器中通过电子散射搜寻具有微电荷、偶极矩、无偶极矩或电荷半径的前向暗扇区粒子，表明其可覆盖亚GeV至百GeV质量范围并互补现有探测。
2022-05-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Low-Temperature Enhancement of Semi-annihilation and the AMS-02 Positron Anomaly
半湮灭是粒子暗物质的一个普遍特征，最容易通过宇宙射线实验进行探测。我们探索的模型，其中的半湮没截面增强在较晚的时间和低温的阈值附近的s-通道共振的存在。遗物密度，然后敏感的演变的暗物质温度，我们计算表达式为相关的玻尔兹曼方程有效的一般半湮灭模型。在后期，自热效应使暗物质升温，使数量变化过程在暗物质和可见物质的动力学分离之后很长一段时间仍然有效。这使得今天的半湮灭信号在热遗迹截面上被增强高达五个数量级。作为一个案例研究，我们将其应用到一个暗物质解释的正电子过剩所看到的AMS-02。我们看到，与湮灭暗物质不同，我们的模型在拟合数据的同时也给出了正确的遗迹密度。然而，来自银河系中心的CMB和$γ$射线的约束确实限制了参数空间的优选区域。
2018-07-19 hep-ph
Particle physics and cosmology intertwined
本文概述了粒子物理与宇宙学在解决暗物质、暗能量及哈勃张力等宇宙学难题中的内在交织，强调超引力模型在LHC检验及未来发现中的关键作用。
2024-02-06 hep-ph
Calorimetric Dark Matter Detection With Galactic Center Gas Clouds
我们证明，暗物质加热的气体云数百秒差距的银河系中心提供了一个强大的新的测试暗物质的相互作用。为了说明这一点，我们对10-100 MeV质量的暗物质的核子散射设定了一个领先的边界。我们还限制毫荷电暗物质模型，包括那些建议，以配合最近的边缘21厘米吸收异常。对于银河系中心的气体云，由于银河系中心周围的磁场是极向的，而不是平行于银河系盘的，因此银河系场对电磁带电暗物质的磁偏转被减轻了。我们讨论了利用银河系中心气体云的人口由暗物质温暖的检测暗物质的前景。
2018-06-18 astro-ph.GA hep-ph
Primary photons, boson star and phase transition
我们分析了暗物质候选者来自隐标量扇区的近似标度对称理论的可能性。这项研究包括暖暗物质方案和玻色-爱因斯坦凝聚，这可能导致标量玻色子星（BS）引起的直接检测通过观察的主要（直接）光子。本文考虑了标量粒子--声子在有限温度和有限化学势下的动力学系统。随着温度的升高，颗粒密度的波动急剧增大。当相变临近时，相对化学势的基态趋于一个临界值时，粒子密度的涨落出现非单调上升，并伴随着无穷多个粒子。我们的结果表明，在BS的相变可以通过共形异常直接诱导的初级光子产额的波动来确定。光子的涨落率在红外波段强烈增长，在相变时变得很大。
2022-06-17 hep-ph
Messenger inflation in gauge mediation and superWIMP dark matter
我们讨论了一个新的暴胀模型在最小规范介导的超对称破缺情形下的唯象可行性。在这个模型中，宇宙暴胀是沿着信使超多重态在平坦方向上实现的，而一个天然的暗物质候选者是类双星中性伴子在后期的非平衡衰变产生的引力伴子，这被称为超级WIMP方案。产生的引力子是温暖的，可以有一个大的自由流长度，从而在小尺度结构形成的尖点异常可以减轻。我们表明，标准模型希格斯玻色子质量的要求是$m_{h^0}=125.1$ GeV给出了宇宙微波背景光谱和信使质量$M$之间的关系。我们发现，对于e折叠数$N_e=60$，普朗克2018约束（TT，TE，EE+lowE+透镜+BK 15 +BAO，68%置信水平）给出了$M > 3.64\times 10^7$ GeV。引力子暗物质质量为$m_{3/2} < 5.8$ GeV，超对称破缺标度$Λ$在$(1.28-1.33)\times 10^6$ GeV范围内。预计未来的CMB观测将对这些参数提供更严格的限制。
2021-09-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Astrophysical Implications of the Mirror World with Broken Mirror Parity
我们讨论的物理镜像（阴影）的世界是完全类似于可见的，除了它的“弱”规模是由一个或两个数量级以上的弱规模比标准模型。镜像中微子可以通过普朗克尺度诱导的高阶算符与普通中微子混合，这有助于解决目前的中微子难题，即太阳和大气中微子亏损，最近的LSND异常以及需要$\sim$ eV质量的中微子作为热暗物质。特别地，$ν_e$振荡成其镜像伙伴$ν'_e$，其参数自然地出现在MSW范围内。对额外轻粒子种类的核合成约束可以通过假设通常世界和镜像世界之间的非对称后暴胀再加热来实现。我们的建议的一个含义是，宇宙中的大部分暗物质可能是一个温暖的暗物质组成的keV范围的镜像中微子，而不是传统的冷暗物质，而镜像重子也可以作为耗散暗物质的贡献。还讨论了微透镜实验的反射镜Machos的影响。[Talk在1995年9月19日至26日在波兰比斯特拉举行的关于"标准模型及其后的粒子物理学和天体物理学“的第十九届国际会议上发表（将发表在会议记录上）。基于refs。\cite{BM,BDM}与A.D. Dolgov和R.N.莫哈帕特拉]
1996-02-16 astro-ph hep-ph
Higgs boson mass, neutrino masses and mixing and keV dark matter in an $U(1)_R-$ lepton number model
本文在一个具有$U(1)_{R}$对称性的超对称模型的框架下讨论中微子质量和混合，该模型由一个带有适当R荷的右手中微子超场组成。标准模型费米子的轻子数（$L$）与它们的R-电荷的负值相一致。结果，轻子R-宇称破坏算子的子集可以存在，并且与$U(1)_R$对称性一致。该模型不需要引入很小的中微子汤川耦合，就能在树的水平上产生一个轻狄拉克中微子质量。我们详细分析了这个模型的标量扇区，特别注意最轻的希格斯玻色子的质量。其中一个微中子可能会获得相当大的真空期望值，从而导致有趣的现象学后果。不同的总和规则涉及的物理标量质量，我们表明，最轻的希格斯玻色子质量接收的贡献正比于中微子汤川耦合$f$的平方。这使得$f \sim {\cal O} (1)$的树级能量为125 GeV的希格斯玻色子，而活性中微子的树级质量仍然很小。为了符合中微子质量和混合角的实验结果，我们引入了一个小破缺的$U(1)_R$对称性，在异常介导的超对称性破缺的背景下。在这个小的R-对称性破缺的存在下，轻中微子质量在涉及R-宇称破坏相互作用的单圈水平上得到贡献。在我们的模型中，我们还发现右手无菌中微子是暖暗物质的候选者。在R-对称性破缺的情况下，大的$f$的情况下，其特征在于几百MeV的最轻的中性伴子作为一个不稳定的最轻的超对称粒子（LSP），我们简要地讨论了这样的情况下的宇宙学意义。
2014-01-21 hep-ph
