Dark Radiation Sticks Together: Dark QCD and the Hubble Tension
Rutgers(罗格斯大学)
本文提出暗QCD模型,通过禁闭产生粘性暗辐射,在MeV能标缓解哈勃常数张力,后验H0=71.60±0.63 km/s/Mpc,并规避暗物质自相互作用约束。
2026-09-16 astro-ph.CO hep-ph
The Flavor of QCD Axion Dark Matter
本文论证一致的宇宙学历史排除了畴壁和强相互作用遗迹,从而确定了两种强子QCD轴子实现作为可行的暗物质模型,其具有低能下不被抑制的违反味的夸克耦合,使得NA62和KOTO实验能通过探测$K\ ightarrowπ+ a$衰变来检验该暗物质模型。
2023-10-26 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion dark matter and the cosmic dipole problem
本文研究了通过引入源于Peccei-Quinn对称性自发破缺的QCD轴子作为暗物质,来解决遥远星系数量计数与CMB推导出的宇宙偶极之间差异问题的可能性。
2023-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Observable dark radiation from cosmologically safe QCD axion
我们提出了一个QCD轴子模型,它避免了宇宙学畴壁问题,引入了一个整体的SU(3)_f族对称性,我们嵌入了不需要的PQ离散对称性。SU(3)_f和PQ对称性的自发破缺预言了八个NG玻色子和轴子,它们都对宇宙中的暗辐射有贡献。从暗辐射的标准模型预测的推导可以通过未来对CMB波动的观测来观察。我们的模型还预测了一个相当大的异国情调的K介子衰变率,这是勉强符合目前的对撞机数据,并将通过未来的对撞机实验进行测试。
2015-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Improved hot dark matter bound on the QCD axion
我们加强了宇宙学的束缚的轴子质量,通过求解动量依赖的玻尔兹曼方程的轴子-π介子散射,并通过使用一个唯象的生产率来自π介子-π介子散射数据,克服了手征微扰理论的故障。利用现有的宇宙学数据,我们得到了$m_a\leq 0.24~\text{eV}$。为了进一步提高边界和利用即将到来的宇宙学调查的范围,需要可靠的非微扰计算以上的QCD交叉。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph
SUSY-QCD corrections for the direct detection of neutralino dark matter and correlations with the relic density
在本文中,我们对MSSM中中性伴子与质子或中子的散射进行了完整的次领先阶(NLO)QCD计算。我们用有效场论方法将非线性光学QCD的计算结果与标量和轴矢量算符相匹配。这些分别支配自旋无关和自旋相关的检测率。对中性伴子暗物质的一般bino、wino和higgsino分解进行了计算,需要一种新的相对速度和Gram行列式为零的圈积分张量约化方法。数值上,非线性光学QCD效应被证明是至少类似的大小,有时大于目前估计的核不确定性。我们还证明了直接检测率与文物密度的相互作用时,一贯与程序$\mathtt{DM@NLO}$分析。
2016-07-22 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion dark matter from long-lived domain walls during matter domination
Peccei-Quinn机制的畴壁问题可以解决,如果Peccei-Quinn对称性被明确地破缺了一个小的量。畴壁衰变成轴子,这可能解释宇宙的暗物质。然而,这个计划是强烈的限制,过度生产的轴子,除非明确的破缺项的相位进行调整。我们调查的情况下,宇宙是物质占主导地位的周围的温度的兆电子伏规模和畴壁衰变在这个物质占主导地位的时代。我们展示了如何可行的参数空间扩展。
2018-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Two coincidences are a clue: Probing a GeV-scale dark QCD sector
Max-Planck-Institut für Kernphysik(马克斯·普朗克核物理研究所)
研究通过暗物质与质子能量密度相似性及小尺度结构异常,提出GeV尺度暗QCD领域模型,探讨其参数空间及实验探测可能性。
2026-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Scalar induced gravitational waves as probes of dark QCD
Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University(天津大学理学院量子联合研究中心与物理系);Department of Mathematics and Physics, Huaian University(淮阴大学数学与物理学院)
该研究将标量诱导引力波(SIGWs)作为探针,利用暗QCD交叉产生的频移畸变特征,实现对暗禁闭扇区的宇宙学探测,相关分析方法可扩展至其他暗禁闭扇区理论。
2026-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark QCD perspective inspired by strong CP problem at QCD scale
提出QCD尺度复合轴子模型解决强CP问题,预测超轻ALP暗物质候选者,并探讨暗$η'$类介子在对撞机实验中的可探测性及宇宙学影响。
2024-09-25 hep-ph
The cosmological constant puzzle: Vacuum energies from QCD to dark energy
宇宙的加速膨胀指向一个小的正真空能量密度和负真空压力。爱因斯坦的广义相对论方程中的宇宙学常数是一个强有力的候选者。从天体物理学中提取的真空暗能量密度比从标准模型粒子物理学中的希格斯势中预期的值小10^56倍。然而,暗能量尺度接近轻中微子质量的可能值范围。我们调查这个物理在一个简单的玩具模型中的手征的中微子被视为一个类似伊辛的“自旋”自由度类推。
2012-10-11 astro-ph.CO hep-ph
QCD Axion Dark Matter from a Late Time Phase Transition
我们调查的可能性,Peccei-Quinn相变发生在远低于对称性破缺尺度的温度。低相变温度在超对称理论中是典型的,其中对称破缺场具有小质量。我们发现在相变之后,QCD轴子大量产生。即使衰变常数比$10^{11}$ GeV低得多,观测到的暗物质丰度也能再现。产生的轴子往往是温暖的。对于某些范围的衰变常数,预测的温暖的结构形成的效果可以证实未来的观测21厘米线。参数空间的一部分需要Peccei-Quinn对称性破缺场和标准模型希格斯粒子之间的混合,并预测了罕见的K介子衰变的可观测速率。
2020-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark energy, QCD axion, BICEP2, and trans-Planckian decay constant
弦紧化中允许的离散对称性是所有在某个层次上被破坏的全局对称性之母。我们讨论由此产生的伪戈德斯通玻色子,特别是QCD轴子和一个临时的宇宙学常数,和暴胀子。我们还评论了最近的BICEP 2数据的一些影响。
2014-10-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Generating the Dark Matter mass from the QCD vacuum: A new approach to the Dark Matter-Baryon coincidence problem
本文提出了一种基于强耦合手性暗物质领域的解决方案,通过QCD真空触发的错位生成暗物质质量,实现暗物质与重子质量的相等。
2025-12-08 hep-ph
First constraints on QCD axion dark matter using James Webb Space Telescope observations
Flatiron Institute(平顿研究所);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Chicago(芝加哥大学)
利用韦布望远镜空白天空观测数据,在0.1-4 eV质量范围对QCD轴子暗物质的光子耦合常数给出首次强约束,展示了天文任务用于粒子物理研究的潜力。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Searching for the QCD Dark Matter Axion
本文回顾QCD轴子(冷暗物质候选者)的天体物理搜索、理论进展及历史,介绍其搜索现状、未来前景及正在开发的探测技术。
2025-04-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Resonant Self-Interacting Dark Matter from Dark QCD
基于与标准模型QCD中介子谱的类比,我们提出了一种基于QCD的暗扇区中共振自相互作用暗物质模型。对于由两个轻夸克组成的暗介子,我们提出了一个简单的模型,实现了共振自相互作用(类似于$ϕ$ -K-K系统)和热冻结。我们还考虑了由重暗夸克和轻暗夸克组成的非对称暗物质实现共振自相互作用(类似于$Υ(4S)$ -B-B系统),并讨论了这两种系统的实验探针。最后,我们评论可能的共振自相互作用已经内置到SIMP和ELDER机制,同时利用晶格的结果,以确定可行性。
2020-08-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark matter from an even lighter QCD axion: trapped misalignment
我们表明,暗物质可以占一个轴子,解决了强CP问题,但比平常轻得多,由于$Z_\mathcal{N}$对称性。从规范QCD轴子到超轻区的整个质量范围都是允许的,有$3\le\mathcal{N}\lesssim65$。这包括第一个提议的“模糊暗物质“QCD轴子与$m_a\sim10^{-22}$电子伏特。由于$Z_{\mathcal{N}}$轴子势的特殊温度依赖性,出现了一种新的失准机制--{ \it陷阱失准}。暗物质遗迹密度的增强是因为轴子场经历了两个阶段的振荡:它首先被困在错误的最小值,这有效地延迟了真正振荡的开始。捕获的错位比这里讨论的设置更普遍,并且可以在高温下出现额外的Peccei-Quinn断裂源时保持。此外,它将被证明,捕获的错位可以动态源最近提出的动力学错位机制。所有的参数空间都在未来几十年的实验项目的范围内。例如,即使是卡斯珀电气的第一阶段也可以发现这个轴子。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Dark Energy and QCD Ghost
有人认为,解释宇宙加速膨胀的暗能量可能是由于依赖于时间的背景中QCD鬼对真空能量的贡献而产生的。这个论证使用了一个四维简化模型。在本文中,我们把讨论放在更现实的模型中,保留了QCD矢量鬼的所有分量,并表明QCD鬼确实产生了与哈勃参数$HΛ_{QCD}^3$($Λ_{QCD}$是QCD质量标度)成正比的暗能量,它具有正确的量值($\sim (3\times 10^{-3}$ eV)$^4$。
2010-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Unified picture of Dark Matter and Dark Energy from Invisible QCD
在另一篇论文中,宇宙的晚期加速可以通过将QCD颜色扩展到$SU(3)$不可见扇区(IQCD)来解释。在这项工作中,我们讨论了一个统一的框架,这样的暗手征破缺的规模决定了宇宙的加速膨胀,和暗物质的起源。我们发现暗夸克和胶子的强引力动力学演化最终形成奇异的暗星。我们根据暗大爆炸核合成理论讨论了这些暗致密天体的动力学复杂性。我们讨论了IQCD如何支持由非常紧凑的暗中子星,奇异/夸克星和黑洞组成的晕,质量为$M_{MACHO}< 10^{-7}M_{\odot}$。这避免了来自CNOO和EROS协作的限制以及来自集群的限制。我们还讨论了在暗物质搜索可能的现象学影响。我们认为,暗超新星和暗双星可以发出非常特殊的引力波信号测试的LIGO/VIRGO合作和未来的项目致力于这些方面。
2016-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Light QCD Axion Dark Matter from Double Level Crossings
研究$Z_{\mathcal N}$轴子与类轴子粒子的质量混合中发生的单重和双重能级交叉,发现其能调控$Z_{\mathcal N}$轴子暗物质的遗迹密度,实现增强或抑制。
2024-01-04 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological QCD Phase Transition and Dark Matter
我们计算了早期宇宙中由于一级QCD相变而可能形成的夸克块金的尺寸分布。我们发现,有大量的稳定的夸克金块,这可能是一个可行的候选人宇宙学暗物质。
1999-07-07 hep-ph
Electroweak Axion as the Fuzzy Dark Matter -- A Proposal for the Mixed Fuzzy and Cold Dark Matters
电弱轴子与质量为$m\simeq 10^{-20}$ -- $10^{-19}\,{\rm eV}$的模糊暗物质相同。该模型预测了暗物质的两种成分,一种是超轻物质,另一种是类似WIMP的物质。预言了模糊暗物质与光子之间的Chern-Simons型相互作用和质子的$B+L$破缺衰变。
2022-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Hidden axion dark matter decaying through mixing with QCD axion and the 3.5 keV X-ray line
隐藏的轴子可以通过与QCD轴子的动力学或质量混合耦合到标准模型粒子。我们研究了一个方案,其中一个隐藏的轴子构成的部分或全部的暗物质和通过混合衰变成光子,解释了3.5 keV的X射线线信号。有趣的是,所需的隐藏的轴子暗物质的长寿命可以实现的QCD轴子衰变常数在一个中间尺度,如果混合是足够小的。在这样一个双组分暗物质的情况下,隐藏的轴子的原始密度扰动可能是高度非高斯的,导致来自各种星系团和附近星系的X射线线强度可能分散。我们还讨论了两个轴子的平行和正交排列如何影响它们与规范场的耦合。
2014-08-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axionic dark energy and a composite QCD axion
我们讨论的想法,模型无关(MI)的弦论的轴子是典型的暗能量的来源。该方案完成了一个复合QCD轴子从隐藏的部门squark凝聚,可以作为暗物质的候选人。该机制依赖于这样一个事实,即隐藏的扇区异常的复合轴子的贡献是远远小于QCD异常项。这个直观上令人惊讶的场景是基于这样一个事实,即在隐藏扇区尺度$Λ_h$之下,有许多轻的隐藏扇区夸克。简单地说,通过计算工程维数,与QCD反常项相比,隐藏扇区瞬子势可以忽略不计。
2009-02-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Some Properties of Multi-Component Axion Dark Matter
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific(亚太地区理论物理国际中心)
该研究探讨了多组分轴子暗物质的性质,揭示了轴子混合后不同组分在暗物质预算中的主导作用,并提出了具有分层质量及衰变常数的轴子框架。
2025-12-29 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Axion Dark Matter with Big Bang Nucleosynthesis
我们表明,大爆炸核合成(BBN)显着约束类轴子暗物质。轴子的行为就像一个振荡的QCD $θ$角,在早期宇宙中发生红移,增加了中子冻结时的中子-质子质量差。类轴子粒子与QCD的耦合太强,导致BBN过程中4 He的产生不足,因此被排除在外。BBN边界与大部分参数空间重叠,这些参数空间将被提议的随时间变化的中子EDM搜索所覆盖。QCD轴子的耦合不足以影响BBN。
2014-02-05 astro-ph.CO hep-ph
The Scale of Dark QCD
大多数普通物质的质量都来自量子色动力学(QCD)。一个类似的强动力学,暗QCD,可以用来解释暗物质的质量起源。利用两个规范耦合的红外固定点,我们提供了一个动力学机制,将暗QCD禁闭尺度与我们的QCD尺度联系起来,从而为可比较的暗重子和质子质量提供了一个解释。再加上早期宇宙中产生等量的暗重子和普通重子不对称的机制,暗物质和普通物质能量密度的相似性就可以自然地得到解释。对于一个大类的规范群表示,粒子下的QCD和暗QCD,必要的成分产生的红外固定点充电,被发现有质量在1至2 TeV,这套规模的暗物质直接检测和新的对撞机签名涉及可见光和暗喷流。
2014-03-26 astro-ph.HE hep-lat hep-ph
Impact of semi-annihilations on dark matter phenomenology - an example of Z_N symmetric scalar dark matter
本文研究了半湮灭x_i x_j <->x_k X(其中x_i为任意暗物质,X为任意标准模型粒子)对暗物质唯象的影响.我们建立了一个包含一个额外的双重态和一个复杂的单重态的最小标量暗物质模型,预测了不同离散阿贝尔对称性Z_N,N>2下具有半湮灭过程的非平凡暗物质现象。我们实现了两个这样的例子模型与Z_3和Z_4对称的micrOMEGA和工作的现象。我们发现,这两个半湮灭和湮灭只涉及粒子从两个不同的暗物质部门显着修改这种类型的模型中的暗物质遗迹丰度。我们还研究了在这些模型中在XENON 100中直接检测暗物质的可能性。
2012-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Linear scale bounds on dark matter--dark radiation interactions and connection with the small scale crisis of cold dark matter
现代宇宙学中的一个悬而未决的问题是冷暗物质范式的小尺度危机。越来越多的注意力最近致力于自相互作用的暗物质模型作为一个可能的答案。然而,解决所谓的“失踪卫星”问题还需要存在额外的相对论性粒子(称为暗辐射),与早期宇宙中的暗物质散射。在这里,我们调查的影响,不同的理论模型设计的暗物质暗辐射相互作用的大尺度宇宙学观测。我们使用宇宙微波背景数据,把约束的暗辐射成分和它的耦合到暗物质。我们发现,数据所允许的耦合值意味着一个截止尺度的晕质量函数与银河系中的卫星观测相匹配。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
A dark matter scaling relation from mirror dark matter
镜像暗物质和其他类似的耗散暗物质候选者需要一个能量源来稳定螺旋星系中的暗物质晕。以前曾有人提出,普通超新星可能提供所需的能量。通过将超新星提供给晕的能量与辐射冷却损失的能量相匹配,我们在这里导出了一个粗略的标度关系$R_{SN} \propto ρ_0 r_0^2$($R_{SN}$是超新星速率,$ρ_0, \ r_0$是暗物质中心密度和核心半径)。这种关系与从晕质量大于$3\times 10^{11} M_\odot$的螺旋星系的研究中推断出的暗物质特性是一致的。我们推测,其他观测到的星系的星系团可能会解释这种耗散的暗物质的框架内。
2013-12-26 astro-ph.CO hep-ph
Effect of SUSY-QCD corrections to neutralino annihilation on the cold dark matter relic density in the Higgs funnel
本文给出了mSUGRA模型中A-漏斗区的主要过程--赝标希格斯玻色子交换导致中性伴子对湮灭为底夸克-反夸克对的QCD和SUSY-QCD修正的完整计算.我们提出的湮灭截面的数值预测和讨论的影响,冷暗物质遗迹密度与最近的宇宙学数据的校正项。
2007-09-14 hep-ph
QCD Axion Dark Matter from level crossing with refined adiabatic condition
本研究探究双轴子系统的能级交叉现象对QCD轴子与类轴子粒子的影响,推导了与基无关的改进绝热条件并数值验证,确定了暗物质轴子的可行参数区及相关特征关系,还发现QCD轴子热摩擦或被低估、轴子混合模型可实现不同质量的QCD轴子。
2024-12-13 astro-ph.CO hep-ph
QCD Axion-Mediated Dark Matter
本文提出衰变常数低于$10^{11}$ GeV的QCD轴子可在标准模型与暗区之间传递相互作用,并通过冻出或冻入机制决定暗物质密度,同时给出可检验的实验目标。
2023-06-05 hep-ph
Cornering top-philic dark matter with colliders and cosmology: the importance of QCD corrections
约束暗物质模型需要对来自对撞机物理学、宇宙学和天体物理学的大量观测量进行精确的预测。考虑了两类顶夸克耦合的暗物质模型,研究了暗物质遗迹密度、直接探测和间接探测以及对撞机搜索在探索模型参数空间中的互补性.此外,我们调查如何高阶校正影响的结果。
2019-03-29 hep-ph
SUSY-QCD corrections to dark matter annihilations
我们提出了完整的QCD和超对称-QCD修正的中性伴子对湮灭成夸克-反夸克对。我们显示的结果和数值评估其影响的中性伴子湮灭截面和遗迹密度的情况下,非普遍的高吉诺群众。通过与由纯首阶计算得到的遗迹密度的比较,我们证明了修正对从宇宙学数据中提取超对称质量参数的影响。
2009-10-06 hep-ph
Suppressing Isocurvature Perturbations of QCD Axion Dark Matter
我们提出了一种新的机制来抑制等曲率扰动的QCD轴子。问题的关键是,如果希格斯场有足够大的期望值,那么在非常早期的宇宙中,QCD相互作用在中能或高能尺度上变得很强。在存在额外的有色粒子的情况下,有效QCD尺度甚至可以更高。我们表明,QCD轴子,然后变得如此之重,在通货膨胀期间,其等曲率扰动显着抑制,从而放松对通货膨胀规模的约束。
2013-11-18 hep-ph
Higher-Order QCD prediction for dark matter pair associated with a b-jet production at the LHC
高能对撞机产生的与暗物质相关的可见粒子提供了一种确定暗物质微观性质的独特方法。我们研究了一对费米子暗物质粒子与b-喷流生产在大型强子对撞机,通过一个调解人耦合到标准模型或暗物质粒子通过矢量或轴向矢量耦合。通过在FeynRules/MadGraph 5 aMC@NLO框架中实现这些简化模型来执行计算。计算中考虑了次首阶QCD修正和部分子簇射效应。我们发现这一过程具有相当大的截面,QCD修正可以达到LO结果的2倍以上。我们还调查了发现的潜力,在几个基准的情况下,在13 TeV的LHC。
2016-11-18 hep-ph
$B$-meson decay into a proton and dark antibaryon from QCD light-cone sum rules
最近发展的$B$ -中生方案预言了$B$介子衰变为重子和假想的暗反重子$Ψ$。本文提出了一种计算最简单排他衰变模$B^+\to p Ψ$振幅的方法。考虑$B$ -Mesogenesis的两种模型,利用QCD光锥求和规则和质子光锥分布振幅,得到了$B\to p$强子矩阵元。我们估计了$B^+\to p Ψ$衰变宽度随暗反重子质量和有效耦合的变化。
2022-09-19 hep-ph
Resurrecting Low-Mass Axion Dark Matter Via a Dynamical QCD Scale
在强耦合是动力学的框架中,QCD部分可能限制在比标准模型高得多的温度下,并且QCD轴子的温度依赖质量以一种非平凡的方式演化。我们发现,根据$Λ_{\mathrm{QCD}}$的演变,轴子场可能会经历多个不同的阶段的阻尼和振荡导致一般抑制其遗迹丰度。因此,这种抑制可以打开一个宽范围的参数空间,特别是复活具有大Peccei-Quinn尺度$f_a\gg 10^{12}~\mathrm{GeV}$的轴子暗物质模型,即,质量比标准QCD轴子轻
2022-01-11 hep-ph
Asymmetric Dark Matter and the hadronic spectra of hidden QCD
暗物质可能是一个隐藏的非阿贝尔规范扇区的复合状态的想法近年来受到了极大的关注。诸如非对称暗物质的框架激发了这样的想法,即暗物质可能具有与质子相似的质量,而镜像物质和$G \times G$大统一理论为额外的规范扇区提供了理论基础,这些规范扇区可能与标准模型粒子的相互作用最小。在这项工作中,我们探讨了这些暗QCD模型可以允许的强子谱。在超球组分夸克模型中研究了重子态和介子态的浅色粒子数和禁闭尺度对最轻稳定态(暗物质候选者)的影响。
2017-09-20 hep-ph
Dark matter, the CMSSM and lattice QCD
最近的晶格测量给出了质子中的光和奇异夸克凝聚的精确估计。我们使用这些新的结果显着提高暗物质的预测在一组基准模型,代表不同的情况下,在约束最小超对称标准模型(CMSSM)。由于预测的横截面至少比以前建议的小一个数量级,我们的结果对暗物质搜索有重要意义。
2009-07-23 hep-ph
Dark matter pair associated with a $W$ boson production at the LHC in next-to-leading order QCD
我们研究了在LHC上通过矢量或轴矢量耦合与标准模型粒子耦合的介体产生一对与W玻色子产生相关的费米子暗物质粒子的QCD次领先级(NLO)修正.我们发现QCD非线性光学修正降低了总截面对因子化和重整化标度的依赖性,并且$K$因子随暗物质质量的增加而增加。我们还给出了末态μ子和横质量$M_T$的横动量$p_T^μ$的LO和QCD非LO修正分布。我们发现,QCD非线性光学修正显著地改变了LO的截面.
2014-09-15 hep-ph
The Parity Odd Universe, Dark Energy and QCD
在最大尺度上的宇宙学观测显示出一个不可预料的异常和排列的可靠记录,显然指向一个大尺度的违反统计各向同性。这些包括各种CMB测量,以及类星体偏振矢量的对齐。在本文中,我们探讨的可能性,上述几个大尺度的相关性,实际上是不独立的,可以理解在一个宇称奇局域宇宙的框架内,并最终与暗能量的性质及其与光的相互作用的连贯的方式。
2011-07-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Strong Force meets the Dark Sector: a robust estimate of QCD uncertainties for anti-matter dark matter searches
在通往强子末态的暗物质湮灭通道中,稳定的粒子--如正电子、光子、反质子和反中微子--通过复杂的QED/QCD辐射、强子化和强子衰变等现象序列产生。这些过程通常由Monte Carlo事件发生器模拟,其有限的精度意味着对Fermi-LAT,Pamela,IceCube或AMS-02等间接检测实验的预测存在固有的QCD不确定性。在这篇文章中,我们执行一个完整的分析QCD不确定性的反物质谱从暗物质湮灭,Pythia 8事件发生器的参数变化的基础上。在对光夸克碎裂函数进行了几次重新调谐之后,我们定义了一组变化,这些变化跨越了QCD不确定性的保守估计。我们估计各种湮没通道和末态粒子种类对反物质谱的影响,并讨论它们对暗物质质量和热平均湮没截面拟合值的影响。我们发现戏剧性的影响,可以上升到$\mathcal{O}(40)$ GeV的暗物质质量的不确定性和高达$\mathcal{O}(10\%)$的湮灭截面。我们以表格的形式提供光谱,包括QCD不确定性和代码片段,以执行快速暗物质拟合,在这个https://github.com/ajueid/qcd-dm.github.io.git存储库中。
2023-03-20 astro-ph.HE hep-ph
On the Detection of QCD Axion Dark Matter by Coherent Scattering
QCD轴子是暗物质的一个有希望的候选者。本文讨论了核子与QCD轴子暗物质之间的弹性散射过程。我们指出,与经典过程相比,相干效应可以使截面增加$\mathcal{O}(10^{25})$以上。例如,我们证明了QCD轴子可能以$f_a \lesssim 10^{11}\,\text{GeV}$的$\mathcal{O}(1)$概率散射到太阳。此外,可以预期受激发射效应也可以增强截面,因为轴子DM的数密度非常大。增强因子可以与另一个$\mathcal{O}(10^{25})$一样大,并且如果该因子存在,则来自暗物质风的力可以经由例如扭秤实验。但是,也发现存在受激发射因子的抵消,并且力太小而不能被检测。
2021-12-27 hep-ph
QCD Correction to Neutralino Annihilation Process and Dark Matter Density in Supersymmetric Models
我们计算了中性伴子湮灭到夸克反夸克末态的截面的QCD修正,并讨论了它对中性伴子残余密度计算的意义。我们看到,当末态夸克是非相对论性的时,QCD修正使对湮灭截面增加了O(10%)。因此,当最轻的中性伴子主要湮灭成t \bar{t}对时,最轻的中性伴子的残余密度受到QCD修正的显著影响,特别是当最轻的中性伴子质量接近顶夸克质量时。
2006-05-16 hep-ph
A generalized Higgs potential with two degenerate minima for a dark QCD matter scenario
我们在标准模型的推广中考虑希格斯势。探讨了两个几乎退化极小值的可能性。这意味着,两组不同夸克质量的QCD物质与天体物理学和宇宙学有关。如果在奇异极小时QCD物质的基态是电磁中性的,那么暗物质可能由Higgs场泡中的QCD物质和反物质组成。我们预测在几兆电子伏的区域丰富的伽马射线作为太空中暗物质区域的信使。此外,暗物质与正常物质的比例预计将显示出时间依赖性。
2020-03-27 astro-ph.GA hep-ph
Fate of the first-order chiral phase transition in QCD: Implications for dark QCD studied via a Nambu-Jona-Lasinio model
类QCD理论中手征相变的一阶性质可以在解决宇宙的黑暗面方面发挥关键作用,在那里产生的非平衡态对于作为宇宙学和天体物理学探针(如引力波产生)至关重要,这已经被广泛探索。这个跨学科的物理学是建立在一个被广泛接受的猜想,即热手征相变在QCD类理论与无质量(轻)的三个口味是一阶。我们发现,当普通或暗夸克与足够弱的光子或暗光子背景场(我们统称为“磁”场)外部耦合时,这种一阶特征可能不成立。我们假设,一个弱的“磁”背景场可能起源于早期宇宙中的一些“磁生成”。我们研究了Nambu-Jona-Lasinio模型,该模型可以在广泛的类QCD理论中描述手征相变。我们表明,在无质量(轻)的三种口味的情况下,一阶功能消失时,$2 f_π^2 \lesssim eB ( \ll (4 πf_π)^2)$,其中$eB$是"磁”场强度和$f_π$ π衰变常数在真空中。这种消失是“磁”诱导标度异常和"磁”催化手征对称性破缺的一般结果,并将影响或限制耦合到外部"磁”场的暗QCD建模。
2022-11-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Anomalous leptonic U(1) symmetry: Syndetic origin of the QCD axion, weak-scale dark matter, and radiative neutrino mass
将夸克和轻子的标准模型中著名的轻子U(1)对称性推广到包括一些新的费米子和标量。由此产生的理论有一个不可见的QCD轴子(从而解决了强CP问题),一个弱尺度暗物质的候选者,以及辐射中微子质量。一个可能的关键联系是颜色三重标量,它可能在大型强子对撞机上产生和检测。
2017-06-26 hep-ph
Higher-Order QCD Predictions for Dark Matter Production in Mono-$Z$ Searches at the LHC
我们提出了在LHC运行II中寻找暗物质的单$Z$产生的理论预测,包括次主导阶QCD修正和部分子簇射效应。我们考虑通用的简化模型与矢量和标量$s$通道介质。计算是通过在FeynRules/MadGraph5_aMC@NLO框架中实现简化模型来执行的,这使我们能够以自动化的方式包括高阶QCD校正和部分子簇射效应。我们发现,这些修正是相当大的,有助于减少理论的不确定性。我们还调查了发现的潜力,在几个基准的情况下,在13 TeV运行在LHC。
2015-09-30 hep-ph
SUSY-QCD effects on neutralino dark matter annihilation beyond scalar or gaugino mass unification
我们详细描述了我们的计算的全超对称(SUSY)QCD校正中性伴子湮灭成重夸克和扩展我们的数值分析所产生的暗物质遗迹密度的方案没有标量或高根质量统一。在这些情况下,末态通常由顶夸克组成,湮灭通过Z^0玻色子或标量顶夸克交换进行。的影响的修正再次被证明是相当大的,所以他们必须考虑到系统的全球分析的超对称性参数空间。
2009-08-25 hep-ph
Dark Matter Candidates in a Visible Heavy QCD Axion Model
本文讨论了可见重QCD轴子模型中的暗物质候选者。在那里,引入了质量尺度大于标准模型的标准模型的镜像复制扇区。通过增大镜像扇区的质量尺度,在不破坏Peccei-Quinn机制的情况下,利用镜像扇区中的轴向反常使QCD轴子变重,从而解决了强$CP$问题.由于镜像复制扇区具有与标准模型扇区相同的对称结构,因此该模型预测了多个稳定粒子。正如我们将要展示的那样,镜像带电π介子和镜像电子可以成为暗物质的可行候选者。它们是具有长程作用力的自相互作用暗物质。我们还证明了在一定的参数范围内,镜像中子可以轻于镜像质子。在那里,当镜像中子的质量在$100$ TeV左右时,它也可能是一种可行的暗物质候选者。它还表明,镜像中微子也可以是一个可行的候选人的暗物质。
2017-02-01 hep-ph
Enhanced photon coupling of ALP dark matter adiabatically converted from the QCD axion
我们重新审视了量子色动力学轴子和类轴子粒子(ALP)在能级交叉处的绝热转换,这可能发生在早期宇宙中作为一个假设的质量混合的存在的结果。这类似于中微子振荡中的米赫耶夫-斯米尔诺夫-沃尔芬斯坦效应。在精炼的绝热转换发生的条件,我们专注于一个场景中的ALP产生的绝热转换的QCD轴子解释所观察到的暗物质丰度。有趣的是,我们发现ALP的衰减常数可以比通常的情况下,其中ALP是由重新排列机制产生的小得多。因此,ALP-光子耦合被增强了几个数量级,这对于未来使用ALP-光子耦合的ALP和轴子搜索实验是有利的。
2018-10-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th