WIMPless Dark Matter from Non-Abelian Hidden Sectors with Anomaly-Mediated Supersymmetry Breaking
在反常介导的超对称破缺（AMSB）模型中，超伴体质量与耦合的平方成正比。因此，它们隐藏的部分自然包含无WIMP的暗物质，这些粒子的热遗迹丰度保证是正确的大小，即使它们不是弱相互作用大质量粒子（WIMP）。我们研究可行的暗物质候选人在WIMP无AMSB模型与非阿贝尔隐藏部门和突出不寻常的可能性，即使是最简单的模型中出现。在一个纯SU（N）隐藏扇区的例子中，稳定的隐藏胶子以正确的残余密度冻结，但具有极低但自然的限制尺度，为自相互作用的暗物质提供了一个框架。在另一个简单的场景中，隐藏的胶子冻结并衰变为具有正确残余密度的可见Winos，隐藏的胶球可能是稳定的，为混合的冷热暗物质提供自然框架，或者可能衰变，产生天体物理信号。最后，我们提出了一个模型与轻隐藏π介子，可以测试与非相对论自由度的数量上的改进的约束。所有这些场景都是由少量参数定义的，与规范耦合统一相一致，保留了弱尺度与观测到的暗物质遗迹密度之间的美丽联系，并且是自然的，具有相对较轻的可见超伙伴。最后，我们对未来有趣的方向发表评论。
2011-02-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A WIMPy Baryogenesis Miracle
我们探讨模型中，弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质湮灭是直接负责重子生成，从而连接暗物质与重子生成。我们称这个过程为“WIMPY重子生成”。这些模型中的暗物质遗迹密度，与传统的WIMP模型一样，根据WIMP奇迹，只有一阶耦合和TeV尺度的质量。因此，WIMPy重子生成模型自然地容纳了弱尺度的暗物质。此外，WIMP奇迹的扩展同时解释了观察到的重子不对称性和正确的暗物质丰度。我们提出的模型还有一个特点，即它们在弱尺度下产生重子数不对称性，从而避免了超对称理论中某些重子生成模型中与高再热温度有关的问题。其中一些模型在正在进行的和未来的实验中产生了可观察到的结果。
2012-03-19 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal WIMPs as Dark Radiation
人们一直认为，只有轻的物质才能表现为辐射，并解释了普朗克望远镜、WMAP9望远镜、南极望远镜和ATACAMA望远镜最近观测到的暗辐射。在这项工作中，我们将表明，GeV尺度的WIMP可以解释暗辐射以及。如果重WIMP的一部分在热冻结后以非热方式产生，则它们可能会模拟半中微子物质的效应。此外，我们将展示如何BBN，CMB和结构形成的界限可能被规避。
2014-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric WIMP dark matter
在现有的具有全局对称性的暗物质模型中，暗物质的残余丰度要么等于反暗物质（热WIMP）的残余丰度，要么大得多，基本上没有剩余的反暗物质（非对称暗物质）。通过探索耦合的暗物质和反暗物质玻尔兹曼方程的原始不对称性的后果，我们发现在这两个极端之间插值的参数空间的大区域。有趣的是，这种新的非对称WIMP框架可以容纳广泛的暗物质质量和湮灭截面。现今的暗物质数量通常是不对称的，但这种不对称性很弱，以至于暗物质湮灭的间接信号没有被完全抑制。我们将我们的结果应用于现有模型，并指出即将到来的直接检测实验将限制相关参数空间的大范围。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs with GUTs: Dark Matter Coannihilation with a Lighter Species
提出了一种新的超重暗物质热冻结机制。暗物质与较轻的不稳定物质共湮灭，导致湮灭率相对于标准WIMP呈指数级增强。这种情况使任何潜在的暗物质候选者都不稳定。为了与天体物理观测保持一致，我们的提议需要非常长的寿命状态，激发了与超重暗物质晚期衰变相关的惊人现象学，可能与大统一理论的尺度$M_\text{GUT} \sim 10^{16}$ GeV一样大。
2017-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Gamma-rays From Warm WIMP Dark Matter Annihilation
弱相互作用大质量粒子（WIMP）通常作为冷暗物质的候选者，然而当它以非热的方式产生时，它的行为就像温暖的暗物质。在本文中，我们研究的$γ$射线的性质，从湮灭的WIMP暗物质在我们自己的银河系晕的高分辨率$N$体模拟的银河系暗物质晕，假设不同的性质的WIMP。由于大的自由流长度在温暖的WIMP的情况下，暗物质晕的子结构内容是显着不同的冷WIMP对应物，导致不同的预测$γ$射线信号从暗物质湮灭。我们通过比较预测的$γ$ -射线信号从温暖的WIMP湮灭的冷WIMP来说明这些。显着的差异，从subhalo的天空图和两个WIMP模型之间的统计特性进行了演示。由于暖WIMP情景下非热产生机制的潜在增强截面，银河系中心可能是间接探测暖WIMP到矮星系的优先点，这可能不同于冷暗物质情景。作为一个具体的例子，我们考虑了超对称模型中的非热产生中性伴子，并讨论了用费米$γ$射线望远镜探测温WIMP的可能性。
2012-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Simultaneous Generation of WIMP Miracle-like Densities of Baryons and Dark Matter
观测到的暗物质的密度与热遗迹弱相互作用大质量粒子（WIMP）的预期密度相当。此外，观测到的重子密度与暗物质密度在一个数量级之内。这表明重子密度与典型的热遗迹WIMP暗物质密度有物理联系。我们提出了一个模型，同时产生的重子和暗物质通过修改一个大的初始重子不对称的热遗迹WIMP的密度。暗物质是由O（TeV）色标量湮灭产生的O（100）GeV规范单重标量产生的，这些标量是导致最终的热WIMP类重子不对称性的原因。没有重子洗出的要求意味着存在两个规范单重标量。如果长寿命的O（TeV）色标量具有大的超荷（|Y| > 4/3），则可以理解这种不对称性向常规重子的低温转移。在大型强子对撞机上产生这样的标量将是该模型的一个明显标志。
2015-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Non-WIMP Candidates
非WIMP暗物质候选者包括由极小性激发的粒子，由实验异常激发的候选者，以及主要由聪明的反传统者的愿望激发的奇异可能性，以突出我们对暗物质的本质是多么的无知。在这篇评论中，我讨论的候选人不是WIMP，但仍然分享相同的理论动机作为WIMP，也自然有正确的遗物密度。有两个类：超级弱相互作用暗物质，其中所需的遗迹密度通过衰变继承;无弱相互作用暗物质，其中暗物质的质量和耦合一起缩放以维持所需的热遗迹密度。
2010-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter production in the early Universe: beyond the thermal WIMP paradigm
LHC对新物理的搜索越来越严格，加上在暗物质搜索中缺乏令人信服的弱相互作用大质量粒子（WIMP）信号，这些都严格限制了许多将热产生的WIMP作为冷暗物质的标准范例的实现。在这篇文章中，我们更一般地审查热和非热产生的暗物质（DM）。人们可以将DM模型分为两大类：一类涉及玻色子相干运动（bosonic coherent motion，WIMP），另一类涉及WIMP。WIMP和WIMP候选者分别需要一些近似的全局对称性和几乎精确的离散对称性。超对称轴子模型是高度动机，因为他们出现了令人信服的和优雅的解决方案的两个微调问题的标准模型：强CP问题和规范层次问题。我们在这里审查非热文物的一般设置，但我们也特别注意到丰富的宇宙学性质的各个方面的混合超对称性/轴子暗物质候选人，可以涉及两个弱相互作用大质量粒子和中微子在交织的方式。我们还简要回顾了一整套替代热和非热DM候选人。
2014-11-02 astro-ph.CO hep-ph
Differentiating hidden sector dark matter from light WIMPs with Germanium detectors
轻WIMP暗物质和隐藏扇区暗物质已被提出来解释DAMA，CoGeNT和CRESST-II数据。这两种方法的特点是暗物质粒子在原子核上的自旋无关的弹性散射。轻WIMP暗物质调用一个单一的粒子物种，通过接触相互作用与普通物质相互作用。相比之下，隐藏扇区暗物质通常是多组分的，并且被假设通过无质量介质的交换来相互作用。这种隐藏的扇形暗物质因此预测了由于这种动力学而急剧上升的核反冲光谱$dR/dE_R \sim 1/E_R^2$，而WIMP暗物质预测了一个敏感地依赖于WIMP质量的光谱$m_χ$。我们比较和对比这两个非常不同的可能来源的CoGeNT低能量过剩。在相关的能量范围内，这两个理论预测的反冲光谱大致同意提供$m_χ\simeq 8.5$ GeV-接近的值有利于从拟合CoGeNT和CDMS低能数据。即将进行的实验包括C-4、CDEX和MAJORANA演示器，预计将提供低能锗反冲光谱的合理精确测量，包括年度调制幅度，这应该区分这两种理论可能性。
2012-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Radio bounds on the mixed dark matter scenarios of primordial black holes and WIMPs
本文研究了原初黑洞与自湮灭WIMPs混合暗物质场景中的同步辐射射电发射，发现PBH对总暗物质丰度的贡献上限为$10^{-8}\sim 10^{-5}$量级，因此在传统电弱尺度WIMPs存在时其贡献可忽略不计。
2023-05-24 astro-ph.CO hep-ph
WIMP capture by the Sun in the effective theory of dark matter self-interactions
在暗物质自相互作用的非相对论有效理论中，我们研究了太阳对WIMP暗物质的俘获。其目的是评估自相互作用对预期的中微子通量的影响，从湮灭的WIMP被困在太阳中的模型独立的方式。我们考虑所有的非相对论性伽利略不变的自相互作用算子，可以产生从交换的重粒子的自旋小于或等于1的WIMP的自旋等于0，1/2和1。我们表明，相互作用的运营商依赖于最线性的动量转移，WIMP诱导的中微子通量可以增强几个数量级相比，相同的流量在没有自相互作用。这是真的，即使是标准值的热平均湮灭截面。这一结论影响了对中微子望远镜目前和未来观测结果的分析。
2016-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Radio constraints on Galactic WIMP dark matter
电子宇宙线群的同步辐射可以用来研究宇宙射线物理和无线电天空图上的WIMP暗物质印记。我们使用现有的无线电数据-从MHz到GHz -分析银河系WIMP湮灭的贡献，并对WIMP观测值施加限制：湮灭截面，通道和质量。根据湮灭通道，我们得到的竞争边界中获得的费米-LAT伽玛射线分析的矮卫星星系。
2013-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detection of WIMP-like dark matter in some extensions of the Standard Model
最受欢迎的暗物质候选者之一是弱相互作用大质量粒子（WIMP），即具有质量和耦合的粒子大致落在电弱尺度内。除了提供一种解释暗物质的自然机制外，WIMP还为我们提供了一种希望，即可以通过它们的非引力相互作用来检测它们。在这种可能性下，我们肯定会更接近确定暗物质的真实性质的目标。在介绍了一些形式主义和理论元素后，我们研究了WIMP型暗物质的现象学，无论是在模型无关的方式，以及在特定的模型框架，重点是在运行或即将到来的直接和间接检测实验的检测前景。
2011-06-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial black hole dark matter in the presence of p-wave WIMP annihilation
研究了由原初黑洞和自湮灭弱相互作用大质量粒子组成的混合暗物质方案中原初黑洞暗物质的允许丰度，该方案的湮灭截面与速度有关.我们首先简要地说明了速度抑制p波湮灭的情况下，WIMP暗物质晕轮廓的变化，与熟悉的s波湮灭的情况相比，然后讨论了PBH质量依赖的上限上允许的PBH暗物质丰度。WIMP可以吸积到PBH上，形成具有尖峰密度轮廓的超紧凑迷你晕。这样的尖峰在晕的中心区域被缓和，因为WIMP被湮灭掉，并且这种缓和对于较小的湮灭截面是不太有效的。速度抑制p波湮灭截面的WIMP核心密度变大，而核心半径变小比s波湮灭的情况。湮灭截面依赖于速度的变化横跨晕，除了WIMP密度剖面的变化，另一个有趣的功能是PBH质量依赖于绑定的PBH暗物质丰度。这是在鲜明的对比，S-波湮灭的情况下，PBH丰度绑定是独立的PBH质量。允许的PBH暗物质分数（相对于总的暗物质丰度）的顺序$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-7})(M_{\odot}/M_{PBH})^{(-6+2γ_{sp})/(3γ_{sp}+3)}$为热遗迹p波暗物质与质量$100$ GeV其中$γ_{sp}$是尖峰曲线的斜率指数，与$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-9})$为相应的热遗迹s波暗物质的情况进行比较。
2022-03-18 astro-ph.CO hep-ph
The moment of truth for WIMP Dark Matter
我们知道暗物质占宇宙中所有物质的85%，但我们不知道它是由什么组成的。在众多被提出的暗物质候选者中，WIMP（弱相互作用大质量粒子）占据了一个特殊的位置，因为它们是粒子物理学标准模型的合理扩展。随着欧洲核子研究中心大型强子对撞机的出现，以及新一代的天体粒子实验，WIMP的关键时刻已经到来：要么我们将在未来五到十年内发现它们，要么我们将见证WIMP范式的不可避免的衰落。
2010-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Novel Constraints on Mixed Dark-Matter Scenarios of Primordial Black Holes and WIMPs
我们推导出的约束条件的混合暗物质的情况下组成的原始黑洞（PBH）和弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）。在这些情况下，我们预计的密度尖峰的WIMPs的引力绑定到PBH，这将导致增强的湮灭率和增加的间接检测前景。我们发现，这种情况下提供了强有力的限制，所允许的部分PBH构成的暗物质，取决于WIMP质量$m_χ$和速度平均湮灭截面$\langle σv \rangle$。对于$m_χ = 100\,{\rm GeV}$和$\langle σv \rangle = 3 \times 10^{-26}\,{\rm cm}^{3} / {\rm s}$的标准场景，我们推导出的边界比质量为$10^{-12}\,M_{\odot} \lesssim M_{\rm BH} \lesssim 10^{4}\,M_{\odot}$的PBH的所有现有边界都要强，其中$M_{\odot}$是太阳质量，并且大多数情况下是几个数量级。
2018-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the Local Velocity Distribution of WIMP Dark Matter with Directional Detectors
我们探索定向核反冲探测器的能力，约束弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的局部速度分布进行贝叶斯参数估计模拟反冲事件数据集。我们详细讨论了如何方向的信息，结合测量的反冲能谱，有助于打破退化的速度分布参数。我们还考虑了这样的可能性，即除了星系晕之外，还可能存在冷潮汐流或暗盘等速度结构。假设一个四氟化碳探测器与30千克年的曝光量，一个50 GeV的WIMP质量，和一个WIMP-核子自旋相关的横截面为0.001铅，我们表明，冷潮汐流的属性可能会受到很好的约束。然而，测量具有~50 km/s的低滞后速度的暗盘组件的参数可能是具有挑战性的，除非能量阈值得到改善。
2012-02-22 astro-ph.CO hep-ph
Fingerprint matching of beyond-WIMP dark matter: neural network approach
银河系尺度的结构是特别感兴趣的，因为它提供了重要的线索，暗物质的属性和它的观测正在改善。弱相互作用大质量粒子（WIMP）在星系尺度上表现为冷暗物质，而超WIMP候选者抑制星系尺度结构的形成。线性物质功率谱中的抑制通常由单一参数表征，即热暖暗物质质量。另一方面，抑制的形式取决于潜在的机制。有必要引入多个参数以覆盖广泛的beyond-WIMP模型。一旦引入多个参数，从一方到另一方共享结果就变得更加困难。在这项工作中，我们建议采用神经网络技术，以促进双方之间的沟通。为了演示如何以一种具体的方式工作，我们考虑一个简化的模型，轻弱相互作用的大质量粒子。
2019-06-21 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Radio Emission induced by WIMP Dark Matter
本文详细分析了河外晕中由WIMP暗物质湮灭和衰变引起的射电同步辐射。我们计算强度，角相关性，和源计数和讨论的影响，预期信号的暗物质集群，以及其他天体物理学的不确定性，如磁场和空间扩散。然后推导出暗物质微观性质的界限，并且根据特定的假设集，它们与其他间接暗物质搜索的约束具有竞争力。在GHz频率下，暗物质源可以成为亮度低于微扬斯基水平的源总数的重要部分。我们表明，在这个水平的通量（这是在下一代无线电调查的范围内），差分源计数的微弱边缘的属性，以及角相关数据，可以成为一个重要的探测WIMP。
2012-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Supersymmetry and Dark Matter post LHC8: why we may expect both axion and WIMP detection
在后LHC 8时代，人们认为超对称模型参数空间的剩余部分在EW扇区（EWFT）中得到了高度微调。我们讨论了如何传统的措施高估超对称理论的EWFT。辐射驱动的自然超对称性（RNS）模型保持了超对称性大统一理论的范式，EWFT较低，约为10%，但其特征是轻希格斯~100-300 GeV，弱相互作用暗物质热丰度不足。对强CP问题实施超对称DFSZ解决方案可以解释小μ参数，但表明暗物质应该主要由轴子和少量类似希格斯诺的WIMP混合组成。虽然RNS可能逃脱LHC 14的搜索，但我们希望最终能直接检测到WIMP和轴子。一台能量为\sqrt{s} ~ 500-600 GeV的e^+e^-对撞机应该能对预言的轻希格斯玻色子进行彻底的搜索。
2013-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Limits on Self-Interacting Dark Matter
基于对附近老中子星的观测，我们对费米子非对称暗物质的自相互作用施加了新的严格约束。由汤川型相互作用介导的WIMP自相互作用可以显著降低中子星中积累的WIMP粒子数发生引力坍缩所需的WIMP粒子数。即使是位于低暗物质密度区域附近的中子星，也可以吸积足够数量的WIMP，这些WIMP可能会坍缩，形成一个迷你黑洞，并摧毁宿主恒星。在此基础上，我们推导出WIMP自相互作用的约束条件，在某些情况下比子弹簇（目前被认为是最严格的）严格几个数量级。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
WIMP Cogenesis for Asymmetric Dark Matter and the Baryon Asymmetry
我们提出了一种新的机制，即非对称暗物质（ADM）和重子非对称性都产生于亚稳弱相互作用大质量粒子（WIMP）热冻结后的同一衰变链中。暗物质和重子之间通过一个广义重子数联系在一起，并且这个广义重子数是守恒的，而暗物质不对称性和重子不对称性是相互补偿的。这个统一的框架解决了DM重子符合，同时继承了传统的WIMP奇迹在预测物质的遗迹丰度的优点。实现这种情况下的可重正化模型的例子。这些模型一般预测ADM与子GeV到GeV尺度的质量，与标准模型夸克或轻子相互作用，从而使潜在的签名在直接检测实验敏感的低质量DM。其他有趣的唯象预测也进行了讨论，包括：LHC签名的新的中间粒子的颜色或电弱电荷和DM诱导的核子衰变，长寿命的WIMP可能是在未来的高能对撞机实验。
2020-12-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
An Ultimate Target for Dark Matter Searches
S-矩阵么正性和大质量遗迹粒子（这里简单地用WIMP表示）的热冻结动力学的结合意味着这些粒子的密度有一个下限，它们对暗物质的贡献（可能是次要的）。这就转化为各种直接和间接探测暗物质的技术的信号速率下限。为了说明，我们专注于模型的湮灭是s波为主。我们推导出了银河系中心WIMP湮灭产生的伽马射线通量的下限; WIMP的直接探测;太阳中WIMP湮灭产生的高能中微子;以及WIMP对宇宙微波背景辐射的角功率谱和频谱的影响。这些结果表明，即使WIMP并不构成所有的暗物质，各种各样的暗物质搜索技术也可能为寻找新的物理学提供有趣的途径。虽然从数量上讲，这些限制与目前的测量范围有一定距离，但它们可能对长期规划工作有意义。
2014-12-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Superheavy dark matter through Higgs portal operators
WIMPzilla假说认为暗物质是一种超弱相互作用的超重粒子。传统上，WIMPzilla丰度由暴胀期间或结束时的引力粒子产生决定。在这项研究中，我们允许WIMPzilla通过希格斯门直接与标准模型场相互作用，并且我们计算了等离子体中希格斯玻色子对湮灭产生的WIMPzilla暗物质的热产生（冻结）。两个粒子物理模型参数是WIMPzilla质量和Higgs-WIMPzilla耦合。这两个宇宙学参数是再加热温度和膨胀结束时宇宙的膨胀率。我们划定的区域的参数空间，无论是重力或热生产占主导地位，在这些地区内，我们确定的参数，预测所观察到的暗物质遗迹丰度。允许热产生打开了参数空间，即使是普朗克抑制的希格斯-WIMPzilla相互作用。
2019-07-29 astro-ph.CO hep-ph
WIMP dark matter candidates and searches - current status and future prospects
我们回顾了当前暗物质理论和实验的几个方面。我们概述了目前的实验状态，其中包括目前的界限和最近的索赔和暗示的一个可能的信号在广泛的实验：直接检测地下实验室，伽马射线，宇宙射线，X射线，中微子望远镜，和大型强子对撞机。我们简要回顾了几个可能的候选粒子弱相互作用大质量粒子（WIMP）和暗物质，最近被认为是在文献中。我们特别关注最轻的超对称中性伴子，因为它仍然是暗物质的最佳候选者，也显示出良好的检测前景。最后，我们简要地回顾了一些替代方案，可以大大改变性能和前景的标准热WIMP范式内获得的暗物质的检测。
2018-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Detection Prospects for Majorana Fermion WIMPless Dark Matter
我们考虑速度依赖和速度无关的贡献自旋相关（SD）和自旋无关（SI）的核散射（包括一个循环的修正）的WIMP无暗物质，在这种情况下，暗物质候选人是马约拉纳费米子。我们发现，自旋无关的散射只产生于混合的异国情调的squarks，或从速度依赖的条款。然而（与MSSM中性伴子WIMP的情况相反），我们发现了一类不能通过SI散射检测到的模型，但可以通过SD散射在IceCube/DeepCore检测到。我们研究了大范围的马约拉纳费米子WIMP无模型参数的SI和SD检测策略的检测前景。
2011-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Freeze-in of WIMP dark matter
本文提出了一种新的暗物质场景，其中弱相互作用大质量粒子（WIMPs）可以通过早期宇宙中的一阶相变（FOPT）实现冻入，即使其相互作用并不微弱，这为冻入机制提供了新方向并扩展了WIMP暗物质的范畴。
2023-09-14 astro-ph.CO hep-ph
Thermodynamic Evolution of Secluded Vector Dark Matter: Conventional WIMPs and Nonconventional WIMPs
隐蔽的暗物质位于一个隐藏的扇区内，并自我湮灭为较轻的介质，随后衰变为标准模型（SM）粒子。取决于介质的耦合强度的SM，隐藏的部门可以从SM浴动力学解耦时，温度下降到低于介质的质量，和暗物质湮灭截面在冻结，因此可能会被推高以上的弱相互作用的大质量粒子的常规值。本文从第一性原理出发，采用最简单的隐矢量暗物质模型，对暗区的热力学演化进行了全面的研究。受银河系中心γ射线过剩观测的启发，我们以暗物质和介质的两个质量集$\sim{\cal O}(80\, \text{GeV})$为例来说明热力学。数值求解了隐区数密度和温度演化的耦合玻尔兹曼矩方程。这种形式可以很容易地推广到一般的隐蔽暗物质模型。我们发现，一个长寿命的调解人可以导致一个提升的暗物质湮灭截面占遗迹丰度。我们进一步显示的参数空间，它提供了一个很好的适合银河系中心多余的数据，是兼容的当前边界和LUX-ZEPLIN预计的灵敏度。我们发现，未来的观测矮球状星系提供了有前途的达到探测最遗迹允许的参数空间有关的增强暗物质湮灭截面。
2022-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal Dark Matter Production from the Electroweak Phase Transition: Multi-TeV WIMPs and "Baby-Zillas"
一阶电弱相变结束时的粒子产生在标准模型之外的理论中可能是相当普遍的。如果暗物质与希格斯场有相当大的耦合，那么它就可能通过这种机制大量产生。对于温度T_EW ~ 50-100 GeV的电弱相变，质量M_X > TeV的非热生成暗物质将在相变后的热化中幸存下来，然后可以潜在地解释在热暗物质成分太小或不存在的情况下观察到的暗物质遗迹密度。在这些情况下，暗物质可能是多TeV的WIMP，其残余丰度主要产生于电弱相变，或者是质量M_GUT >> M_X >> v_EW的“Baby-Zillas”，在早期宇宙中从未达到热平衡。
2012-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal WIMPs as "Dark Radiation" in Light of ATACAMA, SPT, WMAP9 and Planck
普朗克和WMAP 9卫星以及ATACAMA和南极望远镜最近提供了关于喜剧微波背景角功率谱的结果。数据初步表明，在早期宇宙中存在额外的辐射成分。在这里，我们表明，这个额外的组件可以模仿普通的WIMP暗物质粒子的大部分是冷的，但与一小部分是非热产生的相对论状态。我们提出了几个例子的理论，这种情况下，明确实现，并探讨相关的参数空间与BBN，CMB和结构形成界限一致。
2013-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter collisions with the Human Body
我们研究了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）与人体内原子核的相互作用。我们的动机是，WIMP是宇宙中暗物质的绝佳候选者。我们的估计使用70公斤的人和各种WIMP质量和横截面。在身体中的各个元素的贡献，它被发现，占主导地位的贡献是从散射的氧（氢）核的自旋无关（自旋相关）的相互作用。对于60 GeV的WIMP的情况下，我们发现，数十亿的WIMP通过人体每秒，大约10个WIMP击中一个原子核在人体中的平均一年，如果散射是在最大的WIMP相互作用与当前的界限一致。我们还研究了具有更大横截面的10-20 GeV WIMP，这些横截面最适合DAMA，COGENT和CRESST数据集，并发现了更高的速率：在这种情况下，平均每年有多达$10^5$ WIMP击中人体细胞核，相当于几乎每分钟一个。虽然WIMP相互作用是人体辐射的一个来源，但与其他自然来源（包括氡和宇宙射线）相比，每年的辐射量可以忽略不计，而且WIMP碰撞对人类无害。
2012-04-11 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter phenomenology : from simplified WIMP models to refined alternative solutions
现代物理学中最令人困惑的问题之一是确定宇宙中存在的非相对论物质成分的性质，其贡献了总能量预算的25 $\%$以上，称为暗物质。弱相互作用大质量粒子（WIMP）是最有动机的暗物质候选者之一。然而，鉴于非决定性的探测信号和强大的约束，从对撞机，直接和间接的探测实验，本文提出了限制的几个实现的WIMP范式的背景下，简化的暗物质模型。更详细的模型考虑扩展规范结构进行了进一步讨论，如涉及广义陈-西蒙斯耦合和一个特定的WIMP的情况下，最近观察到的味道异常相关的$R_{K^{(*)}}$观察到的动机建设。本论文的第二部分致力于讨论另一种暗物质热产生机制，其中强相互作用大质量粒子（SIMPs）范式的明确实现讨论的背景下，一个非阿贝尔隐藏的规范结构。在最后一部分中，通过“冻结”机制产生非热的暗物质成分的可能性进行了研究，并通过除了标准引力子之外，还通过重自旋2场介导暗物质密度产生的具体情况说明了宇宙后暴胀再加热阶段对这种结构的强烈影响。
2019-01-17 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter in classically conformal theories: WIMP and supercooling
School of Physics, Beihang University（北京航空航天大学物理学院）
本文研究了经典共形理论中暗物质的两种场景：WIMP和冷却暗物质，探讨了其产生机制及实验探测渠道。
2026-05-20 astro-ph.CO hep-ph
Planck Scale Origin of Non-zero $θ_{13}$ and Super-WIMP Dark Matter
我们研究了中微子质量和暗物质的离散味对称的情况下，这种全球离散对称性可以明确地打破在普朗克尺度，可能是引力效应。这种离散对称性的明确破缺模拟了模型中普朗克抑制的算子，这对中微子和暗物质扇区可能产生重要的影响。特别地，我们研究了一个味对称模型，在重整化水平上，产生了三双峰型中微子混合与消失的反应堆混合角$θ_{13}=0$，一个稳定的惰性标量二重态行为像一个弱相互作用的大质量粒子（WIMP）和一个稳定的单线态惰性费米子，不与任何其他粒子相互作用。普朗克抑制算子的引入明确打破了离散对称性，可以产生与中微子数据一致的非零$θ_{13}$，也打开了惰性标量二重态到单重态中性惰性费米子的衰变通道，从而实现了超WIMP暗物质场景。我们表明，正确的中微子现象可以在这个模型中得到，同时讨论三个不同的实现的超级WIMP暗物质的情况。
2019-09-03 astro-ph.CO hep-ph
LHC SUSY and WIMP dark matter searches confront the string theory landscape
真空解的弦论图景使物理学家对宇宙学常数的大小有了一些了解。类似的推理可以应用于粒子物理学超对称模型中的软超对称破缺项的大小：似乎有一个统计上的大的软项，这是由弱标度的人为要求缓和躺在不太远~100 GeV。对于m_{soft} ^n（n = 1）的温和统计绘制（正如由于单个F项而导致的超对称破缺所预期的那样），那么轻希格斯质量优选为~125 GeV，而s粒子都被拉到LHC边界之外。我们面对各种各样的LHC和WIMP暗物质的搜索限制与统计期望从一个肥沃的补丁弦论景观。最终的结果是，大型强子对撞机和WIMP暗物质探测器准确地看到了弦论景观所期望的：一个质量为125 GeV的标准模型般的希格斯玻色子，但迄今还没有超粒子或WIMP暗物质的迹象。在LHC中，来自n = 1的超对称性最有可能出现在软反号双轻子加喷流加MET通道中。多吨惰性液体WIMP探测器应该能够完全探索n = 1景观参数空间。
2019-01-30 astro-ph.CO hep-ph
Supersymmetry with radiatively-driven naturalness: implications for WIMP and axion searches
通过坚持MSSM的电弱和QCD部分的自然性，暗物质产生的图像与通常的WIMP奇迹图像相比有了很大的改变。在具有辐射驱动自然性的超对称模型（辐射自然超对称模型或RNS）中，其中包括对强CP和超对称μ问题的DFSZ类解决方案，暗物质预计将是轴子和希格斯诺类WIMP的混合物。WIMP/轴子丰度计算需要同时求解一组描述准稳定轴子和轴子的耦合玻尔兹曼方程。在大多数的参数空间，轴子弥补了占主导地位的贡献的暗物质，虽然地区的WIMP优势也发生。我们给出了PQ标度f_a的允许范围，并与ADMX轴子探测器在不久的将来预期探测的值进行了比较。我们还显示了WIMP的检测率，这是抑制从通常的期望，因为现在WIMP只包括一小部分的总暗物质。尽管如此，吨级稀有液体探测器应该能够探测整个RNS参数空间。间接的WIMP检测率是不太有利的，因为它们是由耗尽的WIMP丰度的平方减少。
2015-03-13 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter in the solar system III: The distribution function of WIMPs at the Earth from gravitational capture
在这最后一个系列的三个弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质在太阳系中，我们专注于WIMP绑定到系统的引力散射了行星。我们提出了一个玩具太阳系中的WIMP轨道模拟只包括太阳和木星。正如以前的工作所建议的，我们发现，在地球上的引力捕获的WIMP的密度是小的，在很大程度上不敏感的弹性散射在太阳的细节。然而，我们发现引力捕获的WIMP的密度可能会受到外部银河系引力场的影响。如果这些场不重要，那么地球上引力捕获的WIMP的密度应该与太阳系中弹性散射捕获的WIMP的最大密度相似。使用标准的假设晕WIMP分布函数，我们发现，引力捕获的WIMP的直接检测事件率的贡献可以忽略不计。虽然这些WIMP确实主导了地球中WIMP的湮灭率，但中微子望远镜中的事件率太低，无法在下一代中微子望远镜中观察到。
2009-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
WIMPless Dark Matter in Anomaly-Mediated Supersymmetry Breaking with Hidden QED
在反常介导的超对称破缺中，隐藏扇区中的超伴子的质量与耦合的平方成正比，因此自然地冻结出所需的暗物质遗迹密度，以获得大范围的质量。我们提出了一个非常简单的实现这种可能性，与WIMP无暗物质产生于一个隐藏的部门，是超对称QED与N_F口味。暗物质是多组分的，由质量从10 GeV到10 TeV的隐藏轻子和slepton组成，隐藏的光子提供了热浴。暗物质通过潜在可观察到的隐藏扇区库仑散射进行自我相互作用。此外，隐藏光子对相对论自由度的贡献在ΔN_eff ~ 0 - 2的范围内，如果隐藏和可见扇区最初是热接触的，模型预测ΔN_eff ~ 0.2 - 0.4。普朗克已经取得的数据可以提供这种偏差的证据。
2011-08-23 astro-ph.CO hep-ph
The WIMP capture process for dark stars in the early universe
宇宙中形成的第一批恒星可能是暗星，由暗物质湮灭而不是核聚变提供动力。最初被恒星引力聚集的暗物质的数量只能维持它有限的一段时间。有人认为，从环境中捕获额外的暗物质可以延长暗星阶段，甚至到今天。在这里，我们表明，这种捕获过程是无效的，以延长第一代暗星的寿命。我们构建了一个蒙特卡罗模拟，遵循每个弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质晕作为其轨道响应的形成和演化的暗星，因为它散射了恒星的核，并在恒星内部湮灭。在穿过恒星的轨道上，WIMP的快速耗尽导致了第一代暗恒星的消亡。我们认为，第二代暗恒星原则上可能通过捕获存活更长时间。我们评论放松我们的假设的影响。
2010-05-31 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
WIMP Meets ALP: Coherent Freeze-Out of Dark Matter
Cornell University（康奈尔大学）
本文研究了WIMP与ALP通过二次耦合相互作用的宇宙学历史，发现相干前向散射导致温度依赖的质量移位，改变了WIMP冻结和ALP不对称动态，提出了一种新的相干冻结机制。强温度下，WIMP热浴自发打破ALP势能对称性，使场移至新真空，从而降低WIMP有效质量并延迟其冻结。根据耦合强度，对称性恢复通过一级相变或交叉。在一级相变中，暗物质仅由WIMP组成，其延迟冻结允许湮灭截面比标准值高三个数量级，但仍产生正确 relic 密度。在交叉中，WIMP和ALP均可贡献暗物质。发现ALP奇迹：Planck 抑制的二次耦合使ALP丰度与观测暗物质密度相当，与初始位移和质量无关。
2026-04-28 astro-ph.CO hep-ph
A two-component vector WIMP -- fermion FIMP dark matter model with an extended seesaw mechanism
我们考虑标准模型的一个扩展，它解释了中微子的质量，并具有丰富的暗物质现象学。该模型有两个暗物质候选者，一个矢量WIMP和费米子FIMP，其残余密度之和与总暗物质丰度相匹配。我们广泛地研究了暗物质的产生机制及其与中微子部门的联系，以及目前和未来实验的各种限制。模型中的额外标量场可能在早期宇宙中引起一级相变。我们研究了与一级相变有关的随机引力波的产生。我们表明，相变可以是强的，因此该模型可能满足一个成功的电弱重子生成的必要条件之一。本文还讨论了与相变有关的引力波的可探测性.
2022-12-28 astro-ph.CO hep-ph
WIMP Theory Review
对暗物质的直接、间接和对撞机搜索的互补性提高了我们对暗物质粒子性质的理解。在这篇简短的评论中，我们提出了一个步骤的基本性质的暗物质的直接检测实验，通过一些潜在的暗物质信号的伽马射线，X射线，和反物质，最后讨论的前景WIMP在未来十年。
2017-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Revisiting constraints on WIMPs around primordial black holes
虽然质量为$M_{\rm PBH} \gtrsim 10^{-11} \, M_\odot$的原始黑洞（PBH）不可能构成全部的暗物质，但即使是这些物体的一小部分的存在也会产生深远的天体物理学后果。一个次优势的PBH人口将有效地吸积暗物质粒子之前，物质辐射平等，引起高密度的暗物质尖峰。我们考虑暗物质主要由弱相互作用大质量粒子（WIMP）和来自PBH的小次主导贡献组成的情况，并使用各向同性伽马射线背景（IGRB）和宇宙微波背景（CMB）的观测重新审视了对WIMP在这些尖峰中湮灭的约束，对于WIMP质量，湮灭通道，截面，PBH质量函数我们发现，使用IGRB得到的约束已显着高估（在某些情况下，由许多数量级），并使用CMB的观测得到的限制通常是强于，或可比的，来自IGRB。重要的是，我们表明，$\sim \mathcal{O}(M_\odot)$ PBH仍然可以显着贡献的暗物质密度足够低的WIMP质量和p波湮灭截面。
2022-07-19 astro-ph.CO hep-ph
Interplay of super-WIMP and freeze-in production of dark matter
非热化的暗物质是宇宙学上有效的替代弱相互作用大质量粒子的范例。对于暗物质属于$Z_2$ -奇数扇区，其中还包含一个热化介质粒子，暗物质的产生一般通过冻结和superWIMP机制进行。我们强调它们之间的相互作用，并强调在对撞机的长寿粒子的连接。对于一个显式的例子，有色的t-通道介质模型，我们映射出整个可访问的参数空间，角落的界限从大型强子对撞机，大爆炸核合成和莱曼α森林观测，分别。我们讨论了HL-和HE-LHC的前景。
2018-12-12 astro-ph.CO hep-ph
Direct detection of WIMPs : Implications of a self-consistent truncated isothermal model of the Milky Way's dark matter halo
在基于无碰撞暗物质相空间分布函数“King模型”的银河系有限尺寸暗晕自洽截断等温模型的背景下，研究了直接探测暗物质的弱相互作用大质量粒子（WIMP）候选者的问题.我们的晕模型考虑到了由于观测到的可见物质的引力影响，以自洽的方式对晕的相空间结构进行了修改。晕模型的参数是通过拟合最近确定的银河系的圆形旋转曲线来确定的，该曲线延伸到$\sim$ 60 kpc。与通常用于分析WIMP直接探测实验结果的标准Halo模型（SHM）不同，在我们的模型中WIMP的速度分布是非麦克斯韦的，在最大速度处具有自洽的截止值。对于我们的晕圈模型，它提供了旋转曲线数据的最佳拟合，90% C.L.例如，根据CDMS-II实验的最新结果，在WIMP质量为$\sim$ 71 GeV时，WIMP-核子自旋无关截面的上限是$\sim 5.3\times10^{-8}\pb$。我们还发现，使用原来的2箱年度调制幅度数据的DAMA实验，存在一个范围内的小WIMP群众，通常为$\sim$ 2 - 16 GeV，在其中DAMA合作的声称年度调制信号据称是由于WIMP是兼容的空结果的其他实验。这些结果加强了低质量（$\lsim 10\gev$）WIMP作为暗物质候选者的可能性，正如在SHM背景下进行的几项早期研究所表明的那样。更严格的分析，使用DAMA箱在较小的间隔应该能够更好地约束“DAMA区域”在我们的模型的上下文中的WIM…
2010-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Reconstructing WIMP Properties in Direct Detection Experiments Including Galactic Dark Matter Distribution Uncertainties
我们提出了一种新的方法来确定弱相互作用大质量粒子（WIMP）的性质，在未来的吨级直接检测实验，占银河系（MW）光滑暗物质分布的不确定性。使用合成数据的运动学MW晕星匹配目前的样本从斯隆数字巡天，补充当地逃逸速度的限制，我们证明，当地的暗物质密度可以被约束到约20%的精度。对于低质量的WIMP，我们发现，在假设的本地暗物质密度的两个错误的因素，导致严重偏置重建的WIMP自旋无关的截面是不正确的，在15西格玛水平。我们表明，这种偏见可以克服边缘化的参数，描述MW的潜力，并使用这种形式主义项目的WIMP性能在未来1吨氙探测器上达到的精度。我们的方法可以很容易地应用到不同的检测器技术，并扩展到更详细的MW晕模型。
2009-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
WIMP Dark Matter within the dark photon portal
ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics and CSSM, Department of Physics, University of Adelaide（阿德莱德大学物理系暗物质粒子物理卓越研究中心和CSSM）
研究通过暗光子连接暗物质领域，探讨Dirac费米子和复标量暗物质在1 TeV范围内的湮灭和散射过程，结合热 relic 密度确定参数下限，并与直接探测实验限制进行比较。
2026-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraining Mixed Dark-Matter Scenarios of WIMPs and Primordial Black Holes from CMB and 21-cm observations
我们考虑的暗物质（DM）的方案组成的混合物的WIMP和PBH和研究有多少比例的总DM可以PBH。在这种情况下，PBH可以吸积的WIMP，从而增强加热和电离的星系际介质由于WIMP湮灭。我们表明，CMB数据可以给严格的界限上允许的PBH分数是可比的，甚至比那些从伽马射线数据依赖于DM质量更紧。例如，MCMC似然分析使用普朗克CMB数据导致绑定PBH DM分数相对于总的暗物质$f_{\rm PBH} \lesssim {\cal O}( 10^{-10}\sim 10^{-8})$的WIMP质量$m_χ\sim {\cal O}(10\sim 10^3)$ GeV与传统的DM湮灭截面$\langle σv \rangle=3 \times 10^{-26}~\rm cm^3/s $。我们还研究了全球21厘米信号测量的可行性，以提供严格的限制PBH分数。
2021-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Can prompt cusps of WIMP dark matter be detected as individual gamma-ray sources?
本文探究WIMP暗物质的瞬时密度尖峰能否作为独立伽马射线源被探测，分析了费米望远镜下可探测的WIMP质量、尖峰的距离质量等参数，指出低截面GeV级暗物质下该搜寻方式比银晕湮灭信号搜寻更灵敏。
2024-01-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
WIMPonium
我们探讨了弱相互作用的暗物质形成束缚态- WIMPonium的可能性。这样的状态在粒子暗物质的广泛的模型中被期望，包括最小超对称标准模型的一些限制。我们研究的条件下，我们期望的束缚态发生，并使用类似的NRQCD应用于重夸克偶素，以提供其属性的估计，包括耦合到标准模型。我们进一步发现，这可能是可能的，以产生WIMPonium在大型强子对撞机，并探讨的WIMP的属性，可以推断从测量的WIMPonium状态。
2009-01-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Direct Detection of WIMP Dark Matter: Concepts and Status
暗物质的存在被大量的间接观测所证实，这是一个最重要的迹象，表明一定存在超越粒子物理学标准模型的物理学。本文回顾了在地下实验室的超灵敏探测器中直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）形式的暗物质的概念，讨论了预期的特征，探测器概念，以及如何实现严格的低背景要求。最后，它总结了该领域的现状，并对未来几年进行了展望。
2019-07-04 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Dark matter in the solar system II: WIMP annihilation rates in the Sun
我们计算了太阳中弱相互作用大质量粒子（WIMP）的湮灭率随其质量和弹性散射截面的变化。湮灭的副产品之一，μ子中微子，可能会被下一代中微子望远镜观测到。先前对湮灭率的估计假设来自银河系暗晕的任何WIMP被太阳核的弹性散射捕获，并在太阳中迅速达到热平衡。我们表明，太阳的光学深度WIMP和行星的引力都有助于降低湮灭率低于这些估计。虽然我们发现，即将到来的km^3级中微子望远镜对~100 GeV WIMP的灵敏度与之前的估计几乎没有变化，但这些实验对~10 TeV WIMP的灵敏度可能比标准计算所建议的要低一个数量级。湮灭率的新估计将指导未来的实验设计，并改善从中微子事件率到WIMP参数空间的映射。
2009-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Ring-like features in directional dark matter detection
我们讨论了一种新的暗物质签名相关的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的定向检测。对于足够重的WIMP和足够低的反冲能量，反冲率的最大值不是在平均WIMP到达方向的方向上，而是在围绕它的一个环中，该环的角半径随着WIMP质量的增加而增加，并且在非常低的能量下可以接近90度。相对于探测器，WIMP速度色散较小，WIMP平均速度较大时，环更容易探测。原则上，环可以用作WIMP质量范围的额外指示。
2012-05-10 astro-ph.CO
