Two-component millicharged dark matter and the EDGES 21cm signal
我们提出了一个两个组件的暗物质解释的边缘21厘米异常信号。较重的暗物质成分是长寿的，其衰变是导致较轻的暗物质残留丰度的主要原因。为了逃避CMB、地下暗物质直接探测和XQC实验的限制，较重的暗物质的寿命必须大于$0.1\, τ_U$，其中$τ_U$是宇宙的年龄。我们的模型提供了一个可行的实现millicharged暗物质模型来解释边缘21厘米，因为极小模型中的遗物密度是通过热冻结产生的排除了各种限制。
2021-10-28 astro-ph.CO hep-ph
Relic abundance of MeV millicharged particles
计算了电荷为$e' = 5\cdot 10^{-5} e$、质量略低于或高于电子质量的轻毫荷电粒子（MCP）的残余丰度。丰度取决于质量比$η=m_X/m_e$和$η<1$可以足够高，允许MCP是宇宙学暗物质或作出显着的贡献。另一方面，$η\gtrsim 1$的MCP的宇宙学能量密度可以相当低，标量MCP的$Ω_X h_0^2 \approx 0.02$，和$Ω_X h_0^2 \approx 0.001$自旋1/2费米子。但是，即使是最低的$Ω_X h_0^2$值也会与MCP丰度和参数的几个现有限制相矛盾。然而，这些限制是在对MCP性质的一些自然或合理假设下得出的。如果放松这些假设，MCP的质荷图中可能会出现一个补丁，允许它们是暗物质粒子。
2017-05-16 hep-ph
The Terrestrial Density of Strongly-Coupled Relics
最简单的宇宙学激发了对暗物质子成分的考虑，这些子成分与正常物质有显著的相互作用。此外，这种强耦合的遗迹可能已经逃避了检测，如果在遇到地球时，他们迅速热化到地球的温度，$T_\oplus \sim 300 \ \text{K} \sim 25 \ \text{meV}$，远低于大多数现有的暗物质探测器的阈值。这种动能的脱落意味着局部密度的急剧增强，促使人们考虑对大密度缓慢移动的暗物质粒子敏感的替代检测技术。在这项工作中，我们提供了一个严格的半解析推导的陆地overdensities强耦合的遗物，特别侧重于毫荷电粒子（MCP）。我们超越以往的研究，将改进估计的MCP-原子散射截面，新的贡献，子GeV的遗迹，是独立于地球的引力场的陆地密度，和本地修改，可能会出现由于低温环境的精密传感器。我们还概括了我们的分析，以估计地球的热化MCP的密度，产生的高能宇宙射线的碰撞，并成为约束地球的电场。
2023-02-13 hep-ex hep-ph
Direct millicharged dark matter cannot explain EDGES
重子和毫荷电暗物质之间的热传递被认为是EDGES观测到的21厘米吸收信号异常的可能解释。先前的工作已经表明，该解决方案要求毫荷电粒子仅构成暗物质的一部分$(m_χ/{\rm MeV})\ 0.0115\% \lesssim f \lesssim 0.4\%$，并且它们的质量$m_χ$和电荷$q_χ$具有值$0.1 \lesssim (m_χ/{\rm MeV})\lesssim 10$和$10^{-6} \lesssim (q_χ/e)\lesssim 10^{-4}$。在这里，我们表明，这些粒子在复合之前进入化学平衡，因此受到相对论自由度的有效数$N_{\rm eff}$的约束，我们使用普朗克2018年的数据进行更新。此外，我们确定了精确的遗迹丰度$f$，结果为一个给定的质量$m_χ$和电荷$q_χ$，并将此丰度的限制，毫荷电暗物质解决方案的边缘。有了这两个结果，如果遗迹丰度是由冻结决定的，那么解决方案就被排除了。
2019-03-21 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos on Earth and in the Heavens
最近的数据使我们得到了一种简单而有趣的中微子质量矩阵形式。特别是，我们发现太阳中微子振荡是接近最大的（并排除了小角度MSW解释的太阳中微子观测），如果遗迹中微子至少占宇宙的临界质量密度的百分之一。
1998-08-21 hep-ph
Millicharged Condensates on Earth
本文提出利用长程地球电场探测极小电荷的超轻玻色子，发现标量毫电荷粒子凝聚体可快速产生，若直接与光子耦合会短路电活动，而经暗光子介导的相互作用虽受抑制但仍可被精密传感器探测，此机制也适用于其他新长程力理论。
2024-04-24 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Relic Densities of Dark Matter in the U(1)-Extended NMSSM and the Gauged Axion Supermultiplet
在一个具有规范反常U（1）对称性的超对称模型中，计算了超荷$U(1)_Y$动力学混合的中性伴子和轴子的暗物质残余密度。该模型是USSM（U（1）扩展的NMSSM）的变体，包含额外的U（1）对称性和相对于MSSM的超势中的额外单线态，其中规范不变性通过使用Stuckelberg多重态的Peccei-Quinn相互作用恢复。这种方法在光谱中引入了轴子（Im b）和撒克逊子（Re b），并产生了中性伴子的axino分量。Stuckelberg轴子（Im b）在电弱对称破缺后发展出一个物理成分（规范轴子）。我们分类的拉格朗日函数的所有相互作用，并进行了完整的模拟研究的频谱，使用micrOMEGAs确定的中性伴子遗迹密度。我们讨论的唯象影响的模型分析质量值的轴子从毫电子伏特到兆电子伏的区域。我们分析的可能的情况下，显着约束的WMAP数据的组合，从直接轴子搜索和否决权的排斥限制在核合成的时候晚熵释放。
2012-04-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing Terrestrial Relic Neutrino Charge with Mach-Zehnder Interferometer
本文提出利用马赫-曾德尔干涉仪探测积聚在地球表面的宇宙中微子背景电荷，在0.05 eV质量下可将中微子分数电荷灵敏度提升至超海森堡极限的 $2.9 \ imes 10^{-22}$。
2025-06-05 hep-ex hep-ph
Neutrinos from the terrestrial passage of supersymmetric dark matter Q-balls
超对称性意味着稳定的非拓扑孤子，即Q球，可能在早期宇宙中形成，并可能构成全部或部分暗物质。我们表明，遗迹Q球通过地球可以产生一个可检测的中微子通量。特殊的天顶角依赖性和一个小的年度调制的这种流量可以被用来作为签名的暗物质Q球。
2009-05-25 astro-ph.CO hep-ph
Detection Prospects of Millicharged Dark Matter in Unconventional Interferometer
本文提出利用非传统激光干涉仪探测地球俘获的毫电荷粒子，通过光子相移测量，在mCPs质量1 GeV至10^12 GeV范围内可将分数电荷灵敏度提升至10^-12至10^-6。
2025-06-05 hep-ph
Influence of local structure on relic neutrino abundances and anisotropies
本研究通过宇宙学N体模拟的暗物质晕构建引力环境，追踪遗迹中微子轨迹，发现引力聚集显著影响CNB丰度与各向异性，为未来观测站如PTOLEMY提供新预测。
2023-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Galactic 511 keV line from MeV millicharged dark matter
我们提出了一个可能的解释，最近观察到的511 keV的$γ$射线异常与一个新的“毫荷电”费米子。新的费米子是轻的（${\cal O}({\rm MeV})$），但从来没有被任何对撞机实验观察到，主要是因为它的微小电磁电荷$εe$。我们表明，在宇宙和对撞机实验的遗迹密度的限制允许一个参数范围，使511千电子伏的宇宙$γ$ -射线发射从银河系隆起可能是由于正电子生产从这个millicharged费米子。
2008-05-25 astro-ph hep-ph
Signals of Neutralino Dark Matter from Earth and Sun
我们评估的通量上升-去μ子可检测的中微子望远镜和由于湮灭的遗迹neutralinos在地球和太阳中，考虑到现实的事实，neutralinos可能只提供一小部分的本地（太阳邻域）暗物质（DM）。我们确定了中微子望远镜的曝光量$A t$（$A$为望远镜面积，$t$为生存时间）与中微子质量和成分的探测范围之间的关系，当信号-背景比通过适当的角度选择而被优化时。
1994-08-30 astro-ph hep-ph
Pseudo-Dirac Neutrinos and Relic Neutrino Matter Effect on the High-energy Neutrino Flavor Composition
本文提出若中微子为赝狄拉克粒子，宇宙中微子背景可产生能量依赖的味比物质效应，并论证下一代中微子望远镜原则上可探测该效应与赝狄拉克假设。
2025-02-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hidden Fermion in Stueckelberg Z' Models as Milli-charged Dark Matter
隐藏的StueckelbergZ '模型被一对Dirac费米子增广。如果Z'的耦合强度与弱尺度耦合相当，那么我们就可以证明，这个隐藏的费米子-反费米子对可能是一个带有毫电荷的暗物质候选者，具有可行的残余密度。单色光子通量来自银河系中心，由于对这些毫荷电粒子的湮灭计算，并被证明是在下一代伽马射线实验的范围内。这一理论努力的特征对撞机签名是，如果运动学允许的话，施图克尔伯格Z'玻色子有一个巨大的不可见的宽度，衰变为隐藏的费米子-反费米子对。研究了这种Z'玻色子在LHC和ILC上的单独产生。
2007-10-15 hep-ph
Neutrino Portal via Loops
在计算暗物质遗迹密度时，通常假定对暗物质湮灭截面的单圈修正是次要的。在本文中，我们提出了一个方案，DM冻结出主要是通过循环的中微子门户网站。对于标量DM通过三角图湮灭为中微子，或Majorana DM通过箱形图湮灭为中微子，如果介质是Majorana费米子，则可以产生观测到的DM遗迹密度。进一步计算了暗晕中中微子的德拜质量和中微子振荡几率。数值结果表明，在地球上，DM对这些物理观测量的影响可以忽略不计，但分析结果可以用来评估在密集DM环境中的中微子的性质。
2020-09-25 hep-ph
Measurement of Milli-Charged Particles with a moderately large cross section from the Earth's core at IceCube
本文研究地球捕获的重暗物质衰变产生的毫电荷粒子在 IceCube 上的可探测性，通过计算预期信号与背景并基于 10 年零事件假设给出通量上限，排除了新的参数空间区域。
2024-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Signals of Millicharged Dark Matter in Light-Shining-Through-Wall Experiments
本文提出利用现有光穿墙实验探测毫电荷暗物质的新技术，并证明未来Dark SRF实验可在部分参数空间对毫电荷遗迹设定最强限制。
2023-05-09 hep-ex hep-ph
Hidden fermion as milli-charged dark matter in Stueckelberg Z' model
我们通过在隐扇区中引入一对狄拉克费米子来增强隐Stueckelberg $Z'$模型，其中$Z'$具有与弱尺度耦合相当的耦合强度.我们表明，这个隐藏的费米子反费米子对可能是一个毫荷电的暗物质候选人与可行的遗迹密度。现有的地面和天体物理学对毫荷电粒子的研究并没有对这种隐藏的费米子施加严格的限制。我们计算的流量单色光子来自银河系中心，由于对这些毫荷电粒子的湮灭，并表明它是在下一代$γ$射线实验的范围内。这种理论努力的特征是，施图克尔伯格$Z'$玻色子有一个巨大的不可见的宽度，衰减成隐藏的费米子-反费米子对。我们发现，现有的Drell-Yan数据还没有约束这个模型。探讨了在LHC和ILC中单独产生这种$Z'$玻色子的各种途径。
2007-05-28 hep-ph
Millicharged Atomic Dark Matter
我们提出了一个简化的原子暗物质方案，其中带电暗组分通过无质量的隐藏扇区U（1）规范相互作用束缚成类似于氢的原子。以前的研究假设暗区和标准模型之间的相互作用是由第二个大质量的Z'规范玻色子介导的，但在这里，我们考虑的情况下，只有一个无质量的伽马'动力学混合与标准模型超荷，从而介导直接检测。因此，这是最简单的原子暗物质模型，它与标准模型有直接的相互作用，由动力学混合引起的暗成分的小电荷引起。我们绘制出与宇宙学约束和直接搜索相一致的参数空间，假设一些未指明的机制产生了给出正确丰度的不对称性，因为在这种情况下，暗物质不可能是热遗迹。在暗“电子”和“质子”质量简并的特殊情况下，非弹性超精细跃迁可以解释CoGeNT过量事件。在更一般的情况下，弹性跃迁占主导地位，并且可以在很宽的质量范围内接近当前的直接检测极限。
2012-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Millicharge Dark Matter Detection with Mach-Zehnder Interferometer
如果暗扇区存在并通过$U(1)$混合与标准模型联系，那么电磁场就有可能对暗扇区中的物质场产生影响，即所谓的毫荷粒子（mCP）。此外，最高的mCP可能是暗物质粒子。最近的研究表明，mCPs会被地球减慢并捕获。因此，与太阳系中的暗物质相比，地下积累的mCPs的数量密度增加了几个数量级。在这项研究中，我们建议使用马赫-曾德尔（MZ）激光干涉仪，通过检测光子的相移来检测地球绑定的MCP。结果表明，对于质量大于$1$ GeV的mCPs，如果数密度大于$1~\rm{cm^{-3}}$，探测混合参数$ε$的灵敏度可以达到$10^{-11}$.
2022-12-26 hep-ph
Dark matter models for the 511 keV galactic line predict keV electron recoils on Earth
我们提出的模型的暗物质，占511千电子伏的光子发射从银河系中心，兼容的实验约束和理论的一致性，并通过p波湮灭或，在非弹性模型中，通过共同湮灭的遗迹丰度。由于暗物质不可避免地被太阳向上散射，这些模型通常预测地球上探测器上的keV电子反冲，并且可以自然地解释最近由XENON 1 T合作报告的过量。自由参数的数量非常少，使得这些想法可以通过XENONNT和Panda-X等探测器，NA 64和LDMX等加速器，以及西蒙斯天文台和CMB-S4等宇宙学调查来验证。作为我们研究的一个副产品，我们重新定义了NA 64对其他粒子的不可见衰减暗光子的限制。
2021-01-30 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
The Stueckelberg Extension and Milli Weak and Milli Charge Dark Matter
概述了最近的事态发展，在$U(1)_X$ Stueckelberg扩展的标准模型和MSSM，所有的标准模型粒子是中性的$U(1)_X$下，但被吸收的轴子是带电的$U(1)_X$和$U(1)_Y$下，并作为连接场耦合的标准模型部门与Stueckelberg部门。再加上通常的希格斯机制打破了$SU(2)_L\times U(1)_Y$规范对称性，这种情况会在中性规范玻色子扇区产生混合，产生额外的$Z'$玻色子。额外的$Z'$与标准模型粒子的耦合是毫弱的，但它与隐藏的扇形物质的耦合，定义为只与$U(1)_X$规范场耦合的物质，可以是正常的电弱强度。它表明，这种扩展，除了导致尖锐的$Z' $共振的可能性，导致两种新类型的暗物质：毫弱（或超弱）和毫荷。遗物密度的分析表明，WMAP-3的约束可以满足这两种情况。所讨论的模型类型可能是某些IIB型定向折叠弦模型的场点极限。
2007-05-24 hep-ph
Sneutrino cold dark matter, a new analysis: relic abundance and detection rates
我们执行一个新的和更新的分析sneutrinos作为暗物质的候选人，在不同类别的超对称模型。我们扩展以前的分析，通过研究sneutrino现象的超对称参数定义的各种模型的充分变化。我们首先回顾了标准的最小超对称标准模型，得出的结论是，sneutrinos是勉强兼容现有的实验范围，包括直接检测，提供他们组成的次主导成分的暗物质。然后，我们研究了包含右手场和轻子数违反条款的超对称模型。轻子数破坏模型的简单版本不会导致不同于标准情况的现象，当中微子质量边界被适当地包括在内时。相反，右手场的模型是完全可行的：它们预测的超中微子与当前的直接探测灵敏度是一致的，无论是作为次主导和主导的暗物质成分。我们还研究了这些成功的模型的间接检测信号：提供反质子，反氘和伽马射线通量的预测，并与现有和未来的实验灵敏度进行比较。还分析了来自地心的中微子流。
2007-09-27 astro-ph hep-ph
Probing Neutrino Dark Energy with Extremely High-Energy Cosmic Neutrinos
最近，一种新的由光标量场介导的非标准模型中微子相互作用被提出，这使得宇宙中微子背景中的大爆炸残余中微子成为自然的暗能量候选者，即所谓的中微子暗能量。作为这种相互作用的进一步结果，中微子质量成为中微子能量密度的函数，因此被提升为动力学的、依赖于时间/红移的量。这种可能的中微子质量变化将红移依赖性引入到与极高能量宇宙中微子在残余反中微子上湮灭相关的共振能量中，反之亦然。一般来说，这一湮灭过程预计会导致在地球上运行于10^13 GeV以上相关能量区域的中微子观测站观测到的光谱中出现相当大的吸收骤降。在我们的分析中，我们对比了恒定和变化的中微子质量产生的特征吸收特性，包括由遗迹中微子运动引起的所有热背景效应。我们首先考虑中微子的天体物理来源，其次中微子的拓扑缺陷的分解使用适当的碎裂功能。一方面，与中微子质量的性质无关，我们的结果说明了利用遗迹中微子吸收谱发现宇宙中微子背景的潜力。另一方面，他们允许估计在未来十年内由中微子天文台ANITA和LOFAR测试其作为中微子暗能量来源的可能解释的前景。
2006-06-13 astro-ph hep-ph
Singlet-Triplet Fermionic Dark Matter and LHC Phenomenology
众所周知，对于纯标准模型三重态费米WIMP型暗物质（DM），遗迹密度满足2 TeV左右。对于这样一个重质量的粒子，在13 TeV运行的LHC的产生截面将是非常小的。进一步扩展模型与一个单重态费米子和三重态标量，DM遗迹密度可以满足更低的质量。在LHC上可以大量产生低质量的DM，因此模型可以在对撞机上进行检验。对于本模型，我们已经研究了多喷流（$\geq 2\,j$）+丢失的能量（$\cancel{E}_{T}$）信号，并表明这可以在不久的将来检测到的LHC 13 TeV运行。我们还预测，目前的模型是可测试的地球为基础的DM直接检测实验，如氙-1T和未来的达尔文。
2018-04-21 hep-ph
What mass are the smallest protohalos?
我们在超对称（SUSY）和普适额外维度（UED）模型中计算了弱相互作用大质量粒子（WIMP）的动力学解耦温度，这些模型可以解释由宇宙微波背景测量确定的冷暗物质丰度。根据粒子物理模型的参数，各种各样的去耦温度是可能的，范围从几MeV到几GeV。这些退耦温度意味着最小的原晕的质量范围比以前认为的要大得多--从10^{-6}地球质量到10^{2}地球质量不等。我们期望这里得到的原晕质量范围是大多数粒子物理模型的特征，这些模型可以热适应WIMP暗物质所需的遗迹丰度，甚至超过超对称性和UED。
2006-03-14 astro-ph hep-ph
Anomalous EDGES 21-cm Signal and Moduli Dominated Era
EDGES合作最近报告了在宇宙红移z = 17附近的全球21厘米光谱中检测到意外更强的吸收信号，导致原始气体显着冷却。考虑到携带微小电磁电荷的一小部分DM（毫荷DM）对重子的散射，可以预期气体的冷却会发生。然而，它原来的能量密度的毫荷电DM通过考虑通过无质量光子的热湮灭获得的将得到过剩的参数范围内允许的21厘米线信号，如果没有新的力载体等在这项研究中，我们认为，毫荷电DM粒子可能会得到解耦期间的物质统治，在理论中存在的模量的情况下。因此，我们估计的价值的残余丰度的毫荷电DM考虑到早期的物质主导的时代。我们发现，对于m_Φ ~ 10^6TeV的模量质量值，毫荷电DM粒子实际上可以产生所需的DM粒子分数，以解释21 cm信号所需的电荷和DM值。因此，通过考虑早期模量/物质主导的时代，可以避免在DM的质量和电荷的期望范围内的毫电荷DM密度的过度生产的问题。
2018-12-31 hep-ph
A cosmologically consistent millicharged dark matter solution to the EDGES anomaly of possible string theory origin
EDGES数据的分析表明，在$z\sim 17$的原子氢的红移21厘米线的吸收信号，这是强于预期的标准$Λ$ CDM模型。21厘米谱线的吸收信号解释为亮温$T_{21}$，在99 C. L.处的振幅为$-$ 500 $_{-500}^{+200}$ mK。这与标准$Λ$ CDM宇宙学给出的结果相差3.8 $σ$。我们提出了一个重子冷却的粒子物理模型，其中一小部分的暗物质驻留在隐藏的部门与$U(1)$规范对称性和Stueckelberg机制的操作混合的可见光和隐藏的部门与暗狄拉克费米子和暗光子组成的隐藏部门。Stueckelberg质量混合机制自动产生一个millicharge暗费米子的隐藏扇区提供了一个理论基础，使用millicharged暗物质，以产生所需的冷却重子看到的边缘散射millicharged暗物质。通过求解暗费米子和暗光子产额以及暗区和可见区热浴的温度比的耦合方程组，计算了毫荷电暗物质的遗迹密度。对于重子冷却的分析，我们分析了重子和毫荷电暗物质的温度随红移的演化方程。我们展示的参数空间的区域，允许与EDGES数据的一致性。我们注意到施图克尔伯格机制在弦中自然产生，并且毫电荷的存在将指向它的弦起源。
2021-12-06 hep-ph
Freeze-in Production of Non-Abelian Millicharged Vector Dark Matter
National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University（台湾大学理论科学中心）；Phenikaa Institute for Advanced Study, Phenikaa University（phenikaa 大学先进研究院）；Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）
该研究提出了一种基于隐藏非阿贝尔规范部门的矢量冻结暗物质模型，通过维度五的动能混合算子和隐藏规范耦合g_D，实现了暗物质与标准模型的弱连接，并通过双温度玻尔兹曼演算预测了暗物质密度参数。
2026-07-28 hep-ph
Geomagnetic constraints on Millicharged Dark Matter
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；Peking University（北京大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Yantai University（烟台大学）
通过分析地磁场中的磁信号，研究微电荷暗物质的有效电荷约束，发现其上限远超恒星冷却约束。
2026-01-12 hep-ph
Millicharged Particle Production in Pulsars via the Schwinger Effect
本文研究脉冲星极隙中通过施温格效应产生微带电粒子的机制，并利用 XENONnT 实验数据对蟹状星云脉冲星产生的微带电粒子电荷给出小于 $O(10^{-6})$ 的限制。
2025-11-06 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
High-Energy Neutrinos From Millicharged Dark Matter Annihilation in the Sun
本研究利用太阳捕获微带电暗物质并湮灭产生高能中微子的机制，重新分析 IceCube 约束，对暗物质微带电组分的质量、电荷和丰度给出新限制。
2024-07-05 astro-ph.HE hep-ph
Old Rocks, New Limits: Excavated Ancient Mica Searches For Dark Matter
本研究利用古老蚀刻云母数据，经地球覆盖层修正后，为高质量暗物质与原子核相互作用设定了新界限。
2023-08-31 hep-ex hep-ph
