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
Non-Minimal Dark Sectors: Mediator-Induced Decay Chains and Multi-Jet Collider Signatures
大量天体物理学和宇宙学证据表明，宇宙不仅包含可见物质，还包含暗物质。为了抑制暗扇区和可见扇区之间的耦合，一个标准的假设是这两个扇区仅通过中介进行通信。在本文中，我们做了一个简单但重要的观察：如果暗扇区包含多个具有相似量子数的组分，那么这个介体也一般地引起暗扇区衰变，较重的暗组分衰变为较轻的组分。这反过来甚至可以产生相对较长的暗衰变链，衰变链的每一步也会产生可见物质。因此，这种介体诱导的衰变链的可见副产物可以作为这种情况的独特特征。为了更具体地研究这种可能性，我们研究了一个场景，其中一个多分量的暗扇区通过中介连接到标准模型夸克。然后，我们证明，这样的情况下产生的多喷对撞机签名，我们检查这样的喷气机在部分子和检测器水平的属性。在相对较大的区域内的参数空间，我们发现，这样的多射流签名不排除现有的单射流和多射流搜索。因此，这种衰变级联代表了在当前和未来对撞机上发现多组分暗区的潜在途径。
2020-05-01 hep-ex hep-ph
On sub-GeV Dark Matter Production at Fixed-Target Experiments
我们分析了固定目标实验的灵敏度亚GeV热遗迹暗物质模型，占介质和暗物质质量的变化，并包括暗物质生产通过两个上壳和壳外介质。人们普遍认为，这种实验的灵敏度取决于壳层介质的存在，这种介质产生后衰变为暗物质。虽然加速器提供了一个独特的机会，直接探测调解人，我们的分析表明，他们的敏感性超出了这个通常讨论的制度。特别是，我们提供的灵敏度计算，扩展到两个有效场论制度，其中介质是比暗物质和制度的离壳介质轻于暗物质粒子-反粒子对重得多。我们的计算还阐明了共振制度，很明显，除了一个微调区域的热冻结参数空间的一系列简单的模型是很好地覆盖。
2020-03-06 hep-ex hep-ph
Phenomenology of fermion dark matter as neutrino mass mediator with gauged B-L
我们分析了一个具有未破缺的B-L规范对称性的模型，其中中微子质量是在一个环上产生的，在整体U（1）对称性自发破缺之后。这些对称性确保了暗物质的稳定性和中微子的Dirac性。在此背景下，我们研究费米暗物质。所需的中微子质量和观测到的遗迹丰度之间的一致性表明，暗物质质量和耦合在直接探测实验的范围内。
2021-05-13 hep-ex hep-ph
Blazar Boosted ALP and vector portal Dark matter confronting light mediator searches
针对低质量暗物质探测难题，提出利用耀变体喷流增强暗物质电子散射，在超级神冈探测器中超越现有介质子搜索限制，并首次实现对ALP介导亚MeV暗物质的强约束。
2025-04-23 hep-ex hep-ph
Direct Detection of Exothermic Dark Matter with Light Mediator
我们研究了暗物质（DM）直接探测模型的同位旋破坏耦合，放热散射，和/或亮度的介质的影响，提出放松CDMS-Si信号和零实验之间的张力.根据LUX和CDMSlite数据的新更新，我们发现许多以前的建议现在被排除在外，包括Ge-phobic放热DM模型和具有光介体的Xe-phobic DM模型。我们还研究了放热DM模型与轻介质，但没有同位旋破坏，我们无法确定任何可用的参数空间，可以同时满足所有的实验。唯一的模型，可以部分地放松的不一致性是疏氧放热DM模型有或没有光介体。但即使在这种情况下，很大一部分CDMS-Si感兴趣的区域也受到LUX和SuperCDMS数据的限制。
2016-05-17 hep-ex hep-ph
Minimal renormalizable simplified dark matter model with a pseudoscalar mediator
考虑一个最小可重整化和规范不变的暗物质模型，其中单重态费米子与一个新的赝标介质只有轴向耦合。赝标介质与标准模型希格斯玻色子的混合导致了它们之间的相互作用。该模型中的DM候选体能够提供正确的热遗迹密度，避免了所有的直接探测，但由于其较大的湮没截面，在间接探测实验中能够产生可观测的信号。在LHC的DM现象的比较研究进行标量介质的模型，无论是标量或赝标量耦合SM粒子和DM。我们发现，这三种方案在标量衰变分支比、DM对产生截面以及信号到达LHC的时间上都有不同的特征。本文还讨论了与标量扇区有关的可见光信号的LHC搜索。
2017-04-07 hep-ex hep-ph
Constraining Dark Matter Models with a Light Mediator from PandaX-II Experiment
在中国锦屏地下实验室的PandaX-Ⅱ直接探测实验中，我们寻找了带有光介质的暗物质模型的核反冲信号。使用2016年和2017年运行中收集的数据，对应于54吨/天的总暴露量，我们设定了零动量暗物质-核子截面的上限。当介质质量与典型动量传递相当或低于典型动量传递时，这些限制强烈依赖于介质质量。我们应用我们的研究结果来约束自相互作用的暗物质模型与光介质与标准模型粒子混合，并设置强限制的模型参数空间的暗物质质量范围从$5~{\rm GeV}$到$10~{\rm TeV}$。
2018-06-14 hep-ex hep-ph
Spin Identification of Dark Sector Mediators through Angular Distributions
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣塔玛利亚技术大学）；Universität Bonn（波恩大学）
提出仅从衰变产物四动量可重建的角观测量，区分矢量玻色子（各向异性）与标量（各向同性），并证明DUNE、SHiP和FASER2实验可在未约束参数空间的大片区域识别中介子自旋。
2026-06-19 hep-ex hep-ph
Determining the CP nature of spin-0 mediators in associated production of dark matter and $t \bar t$ pairs
在自旋为0的$s$通道简化模型的框架下，我们探索了通过暗物质和$t\bar{t}$对的关联产生来评估暗物质相互作用结构的可能性。为此，考虑了双轻子末态，研究了双轻子系统的运动学性质。我们开发了一个现实的分析策略，并提供了一个详细的评估，假设在14 TeV的大型强子对撞机的积分亮度的$300 \, {\rm fb}^{-1}$和$3 \, {\rm ab}^{-1}$的暗物质信号的可实现的灵敏度。此外，上限的介质质量，这两个不同的CP假设可以区分。得到的信号强度的限制，最终转化为两个自旋为0的简化模型，包括一个扩展的希格斯扇区的情况下的参数空间上的约束。
2017-02-21 hep-ex hep-ph
Di-jet/$e^+e^-$+ MET to Probe $Z_2-$Odd Mediators to the Dark Sector
我们探索的情况下，暗物质（DM）耦合到标准模型主要是通过一个标量介体${\cal S}$，这是奇怪的下$Z_2$对称，导致有趣的对撞机签名。事实上，如果没有与介质的线性相互作用，对撞机上最重要的DM产生机制可能会导致与至少两个费米子相关的丢失横向能量（MET）的最终状态，例如双喷射或双电子签名。我们考虑的框架是模型无关的，在某种意义上说，它是唯一的基础上的对称性和制定（扩展）DM有效场论（eDMEFT）的方法。此外，它允许通过抑制$Z_2$断裂效应来解决第一代费米子质量的小。从大型强子对撞机的di-jet +MET分析中，我们发现有效的${\cal S}$ - ${\cal S}$ -DM-DM相互作用的边界相当宽松，除非介质与SM费米子的耦合非常强烈，而未来的$e^+ e^-$对撞机，如CLIC，可以对相应的模型参数提供更严格的约束，因为介质是亲轻子的。最后，我们强调的参数空间，允许产生所观察到的DM密度，包括直接检测实验的约束。
2019-07-02 hep-ex hep-ph
Robust collider limits on heavy-mediator Dark Matter
我们讨论了如何一致地使用有效场论（EFT）设置重介质暗物质在对撞机上的通用边界，而不损害一个给定的有效相互作用的模型。我们说明了一个马约拉纳费米子的方法，普遍耦合到标准模型夸克通过一个6维轴-轴四费米子运营商。我们重铸的ATLAS单射流分析，并表明，相当一部分的参数空间，似乎排除了一个天真的EFT的解释，实际上仍然是未开发的。一致设置的EFT限制可以在任何特定的基础模型中重新解释。我们提供了两个明确的例子，所选择的运营商和比较我们的模型独立的方法，可通过专门的分析达到。
2015-05-15 hep-ex 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
One Bump or Two Peaks? The 750 GeV Diphoton Excess and Dark Matter with a Complex Mediator
我们认为，最近观察到的过剩的双光子不变的质谱约750 GeV的可能性是由于两个狭窄的标量。我们证明，只要两个标量表现出适当的质量分裂，没有必要引入不可见的衰变模式来扩大宽度。然而，我们调查这两个标量的暗物质在玩具模型与马约拉纳费米子暗物质候选人的可能联系。我们探讨了两个标量宽度的宽度有多大，可以考虑到对撞机和暗物质实验的各种约束。引入两个标量消除了双光子产生和暗物质约束之间的紧张关系。
2016-04-19 hep-ex 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
Exploring muonphilic dark matter with the $Z_2$-even mediator at muon colliders
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Konkuk University（建国大学）
本文探讨了在muon collider中通过Z2偶媒介子探测muonphilic暗物质的可能性，针对GCE问题提出多种搜索策略并预测排除限。
2026-03-10 hep-ex 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
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
The diphoton resonance as a gravity mediator of dark matter
我们认为，最近报道的双光子过剩在750 GeV作为一个自旋2大质量粒子（如卡鲁扎-克莱因引力子在扭曲的额外的维度），它作为一个调解人通过其引力耦合到黑暗的部门和标准模型（SM）的暗物质的可能性。我们模型的非通用耦合的共振规范玻色子在SM和暗物质作为其本地化的额外的维度的功能。我们发现标量、费米子和矢量暗物质都可以通过将暗物质湮灭为一对SM粒子或重共振而使暗物质遗迹密度饱和，这与双光子共振信号强度一致。我们检查我们的假设与其他搜索KK引力子的兼容性。我们发现，到一对暗物质的共振的不可见的衰减率是次主导的正确的遗物密度的区域中，因此导致在8 TeV的单喷约束通过胶子耦合没有约束。我们还讨论了KK引力子衰变产物的运动学特征，以区分KK引力子与SM背景或双光子共振的标量粒子解释。
2016-03-04 hep-ex hep-ph
Simplified dark matter models with two Higgs doublets: I. Pseudoscalar mediators
我们研究了一类新的可重正化的简化模型的暗物质搜索在大型强子对撞机是基于两个希格斯偶极子模型与一个额外的赝标量介质。与运行I数据分析中采用的自旋为0的简化模型相反，这些模型是自洽的，统一的，希格斯物理的边界通常不构成约束。各种失踪的横向能量（$E_{T, \rm miss}$）搜索的预测进行了讨论，并探讨了13 TeV的LHC的范围。结果发现，所提出的模型提供了丰富的频谱互补的可观的，导致非平凡的约束。在这种情况下，我们强调的灵敏度的$t\bar t + E_{T, \rm miss}$，单- $Z$和单希格斯通道，产生更强的限制比单喷流搜索在大部分的参数空间。自旋0共振搜索，电弱精密测量和味观测的约束也来自和示出提供进一步的重要处理约束和测试所考虑的暗物质模型。
2017-06-08 hep-ex 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
Exothermic Dark Matter with Light Mediator after LUX and PandaX-II in 2016
暗物质（DM）直接探测研究了具有以下性质的模型：违反同位旋耦合、放热散射和/或光介质，目的是减少CDMS-Si正信号和其他负搜索之间的紧张关系.特别是，我们专注于非标准的有效运营商，可能会导致自旋无关的DM-核散射的转移动量或DM速度的非平凡依赖。因此，这种有效的操作员选择对最终配件的影响非常轻微。此外，通过包括来自LUX，PandaX-II，XENON 1 T和PICO-60的最新约束，我们发现，对于几乎所有考虑的模型，预测的CDMS-Si信号区域要么受到LUX，PandaX-II，XENON 1 T和PICO-60数据的严重约束，要么完全被排除在外，包括最有前途的有/没有光介体的疏氙放热DM模型。因此，我们得出结论，目前的DM框架是很难解释的CDMS-Si过剩。
2017-09-18 hep-ex hep-ph
Loop corrections to dark matter direct detection in a pseudoscalar mediator dark matter model
如果暗物质是费米子，并且它与标准模型粒子的相互作用是由赝标粒子介导的，则在非相对论极限下，动量转移抑制了暗物质与核子弹性散射的树能级振幅.另一方面，在环路水平，自旋无关的贡献的截面出现没有这样的抑制。因此，回路校正对于讨论直接检测实验对模型预测的灵敏度是必不可少的。在以前的工作中，单回路校正进行了研究。然而，双环图给出了DM-胶子有效算符（$\barχ χG^{a}_{μν} G^{a μν} $）的首阶贡献，尚未得到正确的评价。此外，忽略了一些影响散射截面的相互作用项。本文给出了用改进的分析方法得到的截面，并讨论了断面截面变大的区域。
2019-03-19 hep-ex hep-ph
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
Constraining Dark Matter Interactions with Pseudoscalar and Scalar Mediators Using Collider Searches for Multi-jets plus Missing Transverse Energy
单喷流搜索寻找涉及缺失横向能量（MET）加上一两个喷流的事件，是最突出的对撞机暗物质搜索。我们发现，多射流搜索，寻找MET加上两个或更多的射流，是显着更敏感的单射流搜索赝标量和标量介导的相互作用。我们证明了这一点的背景下，一个简化的模型与赝标量相互作用，解释了过剩的GeV能量的费米大面积望远镜观测到的伽马射线。我们发现，多喷流搜索已经限制了赝标量解释的过量介质（毫安）的质量是两倍以上的暗物质质量（MDM）的参数空间。随着LHC在更高能量下的运行，mA>2mDM的参数空间的剩余区域将被充分探索。此外，我们强调的重要性，补充单喷流的最终状态与多喷流的最终状态，以最大限度地提高灵敏度的搜索生产的暗物质在对撞机。
2015-10-15 hep-ex hep-ph
Search for Dark-Matter-Nucleon Interactions with a Dark Mediator in PandaX-4T
本研究利用PandaX-4T液氙实验的低能仅电离信号数据，结合Migdal效应搜寻含暗媒介子的暗物质-核子相互作用，对30 MeV/c²到2 GeV/c²质量的暗物质截面给出了最严格限制，并排除了暗光子型热遗迹暗物质模型的大量参数空间。
2023-12-19 hep-ex 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
Interference effects in dilepton resonance searches for Z' bosons and dark matter mediators
新的Z'规范玻色子出现在标准模型的许多扩展中，并预言了双轻子不变质谱中的共振。因此，对这种共振的假设为许多新物理学模型提供了重要的约束，但由此产生的边界通常是在没有干扰效应的情况下计算的。在这项工作中，我们表明，干扰的影响是显着的，不能被忽略时，Z'的宽度是大的（例如，因为一个看不见的贡献）。为了说明这一点，我们实施和验证最新的139 FB $^{-1}$双轻子搜索从ATLAS和一般的Z'模型，以及简化的暗物质模型与自旋1介质上获得的排斥限制。我们发现，干扰可以大大加强约束的Z'耦合和推动排斥极限的暗物质简化模型的Z'质量更高的值。与这项研究一起，我们发布了开源代码ZPEED，它为一般Z'模型提供了快速的似然性和排除界限。
2020-03-27 hep-ex 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
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
Light dark Higgs boson in minimal sub-GeV dark matter scenarios
光（亚GeV）暗物质的遗迹密度是从热冻结出来的最小方案必须包括新的光介质。特别是，一个非常好的动机的情况下，是一个新的“黑暗”的大质量矢量规范玻色子调解人。这种介质的质量项最自然地由“暗希格斯机制”获得，该机制导致存在一种通常长寿命的暗希格斯玻色子玻色子，其质量尺度与介质的质量尺度相同。我们研究的现象学和实验约束两个最小的，自洽的黑暗部门，包括这样一个光暗希格斯玻色子。在一个黑洞中，暗物质是伪狄拉克费米子，而在另一个黑洞中，暗物质是复杂的标量。我们发现，从BBN和CMB的约束是相当宽松的框架内，这样的最小暗部门。我们提出了在现有的和预计的质子束流转储实验中的暗希格斯玻色子的检测前景。我们表明，未来的搜索在像Xenon1T或LDMX实验可以探测所有相关的参数空间，补充各种即将到来的间接约束天体物理观测。
2018-03-14 hep-ex 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
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 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
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
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
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
Unveiling Time-Varying Signals of Ultralight Bosonic Dark Matter at Collider and Beam Dump Experiments
本研究提出利用暗媒介子质量周期性振荡的时变特性，结合对撞机与束流倾倒实验及事件时间戳，实现超轻玻色子暗物质的探测，较传统方法灵敏度提升约一个数量级，还可探测暗媒介子不可见衰变。
2023-08-28 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
Powerful Solar Signatures of Long-Lived Dark Mediators
暗物质在太阳中的捕获和湮灭可以产生可探测的高能中微子，这为暗物质-质子散射截面提供了一个探测器。我们考虑的情况下，湮灭收益通过长寿命的暗介质，这使得伽马射线逃离太阳，减少中微子的衰减。对于伽马射线，由于费米对GeV太阳伽马射线的详细测量，以及HAWC和LHAASO在TeV范围内前所未有的灵敏度，有令人兴奋的新机会。对于中微子，增强的通量，特别是在更高的能量（$\sim$ TeV），允许更灵敏的暗物质搜索与冰立方和KM 3 NeT。我们发现，这些搜索通道可以是非常强大的，潜在的提高灵敏度的暗物质自旋相关的散射截面的几个数量级相对于目前的搜索高能量太阳中微子，以及直接检测实验。
2017-06-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Beyond Effective Field Theory for Dark Matter Searches at the LHC
我们研究的有效性的有效场论（EFT）的解释单喷流搜索暗物质在大型强子对撞机矢量和轴向矢量相互作用。我们表明，EFT方法是有效的，当介质的质量m_med大于2.5 TeV。我们发现，目前的限制接触相互作用尺度λ在EFT适用于理论，是微扰的暗物质质量m_DM < 800 GeV。然而，对于这些理论中的所有m_DM值，介质宽度大于质量，因此介质的颗粒状解释是值得怀疑的。此外，只有在170 <m_DM < 520 GeV时才与热遗迹密度一致。对于较轻的介质质量，EFT极限要么低估了真实极限（因为过程被共振增强），要么高估了它（因为缺失的能量分布太软）。我们给出了一些“经验法则”，可以用来估计限制λ（约50%的准确度）的任何暗物质和介质质量的EFT限制的知识。我们还比较了单喷流和暗物质直接探测搜索的相对灵敏度，发现两者都占主导地位的m_DM-m_med平面的不同区域。仅将EFT极限与直接搜索进行比较是误导性的，并且可能导致关于两种搜索方法的相对灵敏度的错误结论。
2013-08-30 hep-ex 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
Broadening Dark Matter Searches at the LHC: Mono-X versus Darkonium Channels
目前在大型强子对撞机上对暗物质的搜索集中在单X特征上：与标准模型（SM）粒子相关的暗物质的产生。最简单的基准是在暗物质$χ$和SM之间引入一个大质量的自旋为1的介质--$Z^\prime$玻色子。当介质可以衰变成两个壳层上的暗物质粒子：$M_{Z'}\gtrsim 2M_χ$时，来自单X通道的限制是最有效的。我们扩大到互补区域的实验范围，在那里的$Z^\prime$介质是比暗物质轻得多。在这种情况下，$Z^\prime$在暗物质之间调解了一种有效的长程作用力，从而促进了暗物质束缚态的形成，这在许多暗扇区模型中很常见。当$M_χ>M_{Z'}/α_{\rm eff}$，其中$α_{\rm eff}$是暗区的有效精细结构常数时，暗鎓变得活跃。此外，暗偶素可以衰变回SM夸克，而不会在探测器中产生丢失的横动量。考虑到多喷流的最终状态，我们重新解释现有的搜索，以限制简单的$Z^\prime$基准超出区域探测单X搜索。假设一个重子$Z^\prime$介体和一个狄拉克暗物质，直接探测的界限可以通过给暗物质一个小的马约拉纳质量来放宽。我们还考虑了在未来的高能对撞机，这是在探测模型参数空间的前沿单X和暗通道之间的相互作用。
2018-12-13 hep-ex 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
Light Dark Matter Annihilation and Scattering in LHC Detectors
我们系统地研究了轻标量和赝标量暗物质候选者模型及其在LHC上的潜在信号。首先，我们推导出具有标准模型希格斯介质和具有新的弱尺度介质的模型的宇宙学边界。接下来，我们研究了间接和直接检测过程拓扑结构的两个过程，现在发生在LHC检测器内部。我们发现，LHC可以观察到非常轻的暗物质在一个巨大的质量范围内，如果它是在介质衰变，然后散射与探测器材料产生喷流在核反冲。
2021-01-22 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
Self-interacting dark matter with a stable vector mediator
光矢量介质可以自然地诱导速度依赖的暗物质自相互作用，同时通过热冻结允许正确的暗物质遗迹丰度。然而，如果这些介质随后衰变成标准模型状态，如电子或光子，这将被宇宙微波背景的约束所有力地排除。我们研究在何种程度上可以规避这一结论，如果矢量介质是稳定的，因此有助于暗物质密度，而湮灭成较轻的自由度。我们发现可行的部分参数空间，导致所需的自相互作用截面的暗物质，以解决小规模的问题，碰撞冷暗物质的范例，同时与边界兼容的宇宙微波背景和大爆炸核合成观测。
2018-09-24 astro-ph.CO hep-ph
LHC signatures of a Z' mediator between dark matter and the SU(3) sector
在本文中，我们研究了在大型强子对撞机亲胶$Z'$的实验签名，特别是通过分析三个喷流或四个顶部事件。$Z'$通过6维算符与胶子耦合，参数空间由CMS在7和8 $\mathrm{TeV}$上的实验搜索约束。现有的限制来自暗物质的研究，其中$Z'$代表了后者和标准模型之间可能的调解人也包括比较。$\sqrt s=13$ TeV的前景使我们能够评估在LHC的下一次运行期间可以发现亲糖$Z'$的参数空间的值。特别是，我们表明，三个射流不变质量的分析可以提供一个明确的信号（$>5σ$）的$Z'$的质量超过300 $\mathrm{GeV}$。另外，四个顶部事件还带来了重$Z'$（高于$\sim 2~\mathrm{TeV}$）的进一步发现潜力。因此，在LHC的下一次运行中，四个顶部通道和三个喷流分析中的两个信号的组合可以提供一个明确的信号，表明重亲糖$Z'$的存在。
2015-09-18 hep-ex hep-ph
