Oscillation Baryogenesis via Ultraviolet Dark Matter Freeze-In
Harvey Mudd College(哈维穆德学院);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);Stanford University(斯坦福大学);Williams College(威廉姆斯学院)
该研究通过暗物质振荡在紫外冻结机制中实现重子生成,同时解释了重子和暗物质的观测丰度,并通过X射线限制约束了暗物质生产操作符。
2026-01-22 hep-ph
Kinetic Freeze-out Spectra of Identified Particles Produced in p-Pb Collisions at root(sNN) = 5.02 TeV
研究了在root(sNN)= 5.02TeV的最中心p-Pb碰撞中,在中快度(0 < y < 0.5)下产生的π介子、K介子、质子和λ介子的横动量谱,并与统一统计热冻结模型(USTFM)进行了比较.π介子的测量报告高达pT = 3 GeV,K介子(K- + K+)的报告高达pT = 2.5 GeV,K 0 s的报告高达pT = 7 GeV和重子(质子和拉姆达)的报告高达pT = 3.5 GeV。从ALICE实验中得到的实验数据点与计算结果有很好的一致性。发现重粒子的横动量谱比轻粒子的横动量谱更平坦。从这些强子的横向动量谱的拟合中提取了以动力学冻结温度和横向集体流速度表示的体冻结性质。共振衰减贡献的影响也被照顾。
2015-10-29 hep-ph nucl-th
Boosting Freeze-in through Thermalization
如果可见和暗扇区之间的相互作用速率从来都不够强,那么观测到的暗物质遗迹丰度可能是在早期宇宙中通过非热过程产生的。这就是所谓的冻结机制。在冻结模型的最简单版本中,暗物质从标准模型热浴中产生后,其丰度被冻结并保持不变。然而,暗区的热化和数量变化过程可能会产生强烈的影响,特别是将暗物质遗迹丰度提高了几个数量级。在这里,我们表明,这种增强可以计算从一般的参数作为能量守恒和熵,独立于底层粒子物理学的细节的黑暗部门。我们还注意到,这一结果是相当普遍的,并适用于FIMP生产独立的UV或IR为主。
2020-09-01 hep-ph
Radiation back-reaction during dark-matter freeze-out via metastable bound states
本文利用广义Saha平衡方程研究暗物质冻结中亚稳态束缚态产生辐射的反作用,发现辐射更易热化或红移而非电离或激发束缚态。
2024-06-18 hep-ph
In-Medium Modifications of Hadron Masses and Chemical Freeze-Out in Ultra-Relativistic Heavy-Ion Collisions
我们将超相对论性重离子碰撞中的化学冻结假说与核介质中强子质量大变化的假说对立起来。我们发现,粒子多重数比的热模型预测是敏感的介质中的强子质量的值。特别是,当所有强子(除了赝戈德斯通玻色子)的质量按比例缩小30%时,$π^+/p$比减少35%。
1999-10-06 hep-ph nucl-th
Ultraviolet freeze-in dark matter through the dilaton portal
我们研究了一类模型,其中标准模型(SM)和暗物质(DM)属于共形/标度不变理论在高能量。尺度不变性在尺度$f$处自发地被破坏,产生一个玻色子作为相应的戈德斯通玻色子。在低能理论中,我们假设DM与SM的相互作用仅通过共形破缺尺度$f$抑制的电子门。对于$f\gg{\rm TeV}$,门户相互作用非常弱,导致DM与SM不处于热平衡。因此,DM的紫外线冻结生产通过微通道发生,在SM浴的最高温度下最有效。温度演变的影响很大的再加热动力学,我们参数化使用的状态方程$w$和温度在再加热结束时$T_{\rm rh}$。我们分析了在这个框架中DM生产的再加热动力学的影响,并确定了参数空间的区域,导致在所观察到的DM遗迹丰度范围广泛的DM质量和再加热温度的标量,矢量,或费米子DM。
2023-03-09 hep-ph
Forbidden Freeze-In
我们研究了冻结的暗物质生产制度的重要性,其中的暗物质粒子是通过运动学禁止衰变产生的显着的热校正质量介质粒子在等离子体中。
2020-03-30 hep-ph
Confronting minimal freeze-in models with the LHC
我们提出了一类暗物质模型,其中的暗物质粒子是一个弱相互作用的大质量粒子(FIMP)通过衰变的带电和/或有色的母粒子。由于相互作用很弱,暗物质是通过冻结机制产生的,而母粒子是长寿的。后者导致有趣的对撞机签名。我们研究目前的LHC约束我们的模型所产生的搜索重带电粒子,消失的轨道,位移轻子和位移顶点。我们不仅证明了对撞机搜索可以是一个强大的探针冻结在考虑中的暗物质模型,但观察可以导致以及有趣的见解的再加热温度,从而对某些重子生成模型的有效性。
2019-09-30 hep-ph
Unitarity constraints on asymmetric freeze-in
本文考虑了不对称冻结的么正性和CPT约束,利用冻结在暗扇区中存储重子数。在这种情况下,萨哈罗夫的平衡条件是满足放置在不同的温度下的可见和隐藏的部门,而净可见重子数是通过存储在暗部门的负重子数。结果表明,酉性和CPT导致意外取消。特别地,重子数的转移在首阶完全取消。
2011-08-30 hep-ph
Phenomenology of Vector Dark Matter produced by a First Order Phase Transition
King’s College London(伦敦国王学院)
研究矢量暗物质在一级相变中的产生机制,发现其与传统热 relic 暗物质在质量范围上存在差异,并计算了相变产生的引力波信号。
2026-04-27 hep-ph
Modifying dark matter indirect detection signals by thermal effects at freeze-out
我们提出了一个扩展的标准模型,包含一个费米子暗物质的候选人和两个真正的标量单态,其中所观察到的暗物质丰度是通过冻结之前产生的电弱相变。我们指出,在这种情况下,决定暗物质冻结的暗物质湮灭通道不同于产生间接探测信号的通道。我们提出了一个基准模型,其中的间接湮灭截面不同于冻结的。该模型也有一个引力波签名,由于一阶电弱相变。
2018-07-19 hep-ph
Photonic Freeze-In
The University of Melbourne(墨尔本大学)
研究一种暗物质仅通过光子湮灭产生的冻结生成新情景,聚焦低再加热温度宇宙历史,可通过直接探测等手段探究,还讨论了能实现此情景的紫外完备模型。
2026-07-07 hep-ph
UltraViolet Freeze-in
如果暗物质与可见光区热分离,那么观测到的遗迹密度可能通过暗物质的冻结产生来获得。通常在这样的模型中,假设暗物质通过微弱的可重整相互作用与热浴相连。在这里,相反,我们考虑的情况下,隐藏和可见的部门只通过不可重正化的运营商耦合。这可以说是暗物质冻结场景的一个更一般的实现,因为它不需要引入小型的可重正化耦合。我们检查冻结的一般方面,通过非renormalisable运营商在一些玩具模型和超越标准模型物理的背景下,提出了几个有动机的实现。具体地说,我们研究了与Peccei-Quinn机制和Z'门户相关的模型。
2015-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Lower Mass Bounds on FIMP Dark Matter Produced via Freeze-In
弱相互作用大质量粒子(FIMPs)是暗物质的候选者,在早期宇宙中从未热化,其产生是通过热浴粒子的衰变和/或散射发生的。如果FIMPs与热浴的相互作用是可重正化的(称为冻结的情况),则生产在浴颗粒质量周围的温度下最有效,并且在高温下对未知物理不敏感。工作在一个模型独立的方式,我们考虑三种不同的生产机制:两体衰变,三体衰变,和二元碰撞。我们计算了FIMP的相空间分布和物质功率谱,并研究了小尺度下宇宙结构的抑制。我们的结果是较低的界限上的FIMP质量。最后,我们研究如何在FIMPs提供次主导暗物质成分的情况下放宽这些限制。
2021-10-14 astro-ph.CO hep-ph
Scotogenic $A_5 \to A_4$ Dirac Neutrinos with Freeze-In Dark Matter
辐射狄拉克中微子质量及其混合通过四维五体的非阿贝尔离散对称性$A_5$与暗物质联系在一起,而三维四面体的非阿贝尔离散对称性被软破缺为$A_4$。这种对来自暗物质的中微子家族结构的统一理解是通过规范对称性、可重整化的拉格朗日场论和软破缺离散对称性的相互作用而成为可能的。暗中性费米子是通过希格斯衰变产生的。
2022-02-26 hep-ph
Freeze-in at Low Reheating and Direct Detection of Fermion Dark Matter
本文研究了低温重加热条件下费米暗物质的冻结-in机制,并通过LZ和DARWIN实验探讨其直接探测约束与预测。
2025-11-26 hep-ph
Boltzmann Suppressed Ultraviolet Freeze-in
本文将玻尔兹曼抑制推广到紫外冻结产生,对一般质量维度门户算符进行模型无关分析,并研究希格斯门户、bino 和引力微子暗物质等具体例子,指出在 TeV 尺度附近该机制可能具有实验可及性。
2025-10-19 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic freeze-out temperature and flow velocity extracted from transverse momentum spectra of final-state light flavor particles produced in collisions at RHIC and LHC
在多尺度热模型的框架下,研究了相对论重离子对撞机(RHIC)和大型强子对撞机(LHC)能量下质子-质子(p-p)、铜-铜(Cu-Cu)、金-金(Au-Au)、铅-铅(Pb-Pb)和质子-铅(p-Pb)碰撞中不同中心数末态轻味粒子的横动量谱. STAR、CMS和ALICE合作组测量的实验数据与多分量Erlang分布和Tsallis统计量计算的结果一致。提取了相互作用体系在动力学冻结阶段的有效温度和真实温度(动力学冻结温度)、颗粒的平均横向流速和平均流速以及它们之间的关系。得到了有效温度和平均(横向)动量对静止质量、运动质量、中心性和质心能量的依赖关系,以及动能冻结温度和平均(横向)流速对中心性、质心能量和系统尺寸的依赖关系。
2016-04-19 hep-ph nucl-ex nucl-th
Boosting Ultraviolet Freeze-in in NO Models
我们提出了一种新的UV冻结机制,以提高宇宙学中的暗物质丰度,其中膨胀之后是一个由比辐射更硬的流体主导的时代。在这样的情况下,即使是很小的辐射丰度,例如由瞬时预热效应产生的,最终也将主导宇宙的总能量密度,而不需要完全的暴胀子衰变。为了具体起见,我们集中在非振荡(NO)典型的通货膨胀模型,虽然我们的治疗是相当普遍的,可以扩展到其他情况。初始热浴的高温以及随后没有熵注入到标准模型等离子体中转化为高效的UV DM冻结。特别是,我们发现,在kination,DM丰度的增强一般获得任何生产截面不随温度降低。
2020-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Genesis of baryon and dark matter asymmetries through ultraviolet scattering freeze-in
Institute for Fundamental Science and Department of Physics, University of Oregon(俄勒冈大学基础物理研究所与物理系);Center for Theoretical Physics – a Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院莱因韦伯理论物理中心);Department of Physics, Harvard University(哈佛大学物理系);TRIUMF(特里尔姆夫国家粒子加速器中心);Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside(加州大学河滨分校物理与天文系)
通过紫外散射冻结-in机制,生成重子和暗物质不对称性,利用重Majorana中微子连接可见与暗部分,实现重子和暗物质丰度的生成。
2026-03-03 hep-ph
Collider fingerprints of freeze-in dark matter produced during the fast expansion phase of Universe
本文研究宇宙快速膨胀阶段下矢量-like夸克衰变产生冻结入暗物质的情形,提出利用增强型胖喷流、缺失横动量、单圈QCD修正和提升决策树分析在14 TeV LHC上探测该模型的新搜索策略。
2025-07-29 hep-ph
Dynamical freeze-out condition in ultrarelativistic heavy ion collisions
通过比较局域流体动力学膨胀率和微观π-π散射率,确定了RHIC和LHC中重离子碰撞流体动力学描述的退耦面。本文用Cooper-Frye方法计算了RHIC和LHC上的π介子$p_T$谱,并与用恒温冻结面计算的结果进行了比较。与RHIC数据的比较表明,当膨胀率变得与π散射率相当时,系统确实会发生膨胀。基于速率比较的动力学退耦也表明,中心重离子碰撞的有效退耦温度从RHIC到LHC几乎没有变化。
2007-10-24 hep-ph nucl-th
Hybrid Dark Matter
暗物质可以在早期宇宙中通过冻入或冻出机制产生。这两种情况都在参考文献中进行了研究,但通过这两种机制的组合产生的暗物质没有得到解决。在本文中,我们提出了一个混合的暗物质模型,其中暗物质有两个组成部分,一个热产生的和另一个产生的非热。首次给出了Higgs门混合暗物质残余丰度的解析计算,并从暗物质的直接和间接探测实验中考察了模型参数空间的约束条件.
2018-05-13 hep-ph
Common Origin of Dirac Neutrino Mass and Freeze-in Massive Particle Dark Matter
基于这样一个事实,即通过标准模型希格斯场和非热暗物质通过冻结机制填充宇宙的微小狄拉克中微子质量的起源需要类似数量级的微小无量纲耦合$(\sim 10^{-12})$,我们提出了一个框架,可以动态地产生这样的耦合在一个统一的方式。采用基于$A_4$群的味对称方法,构造了一个模型,在该模型中,Dirac中微子与标准模型Higgs的耦合和暗物质与其母粒子的耦合发生在6维水平上,涉及相同的flavon场,从而产生相同数量级的有效Yukawa耦合.暗物质的母粒子是一种复杂的标量单线态,在早期宇宙中通过希格斯门耦合产生热,然后热冻结,然后衰变为暗物质候选者,从而产生冻结暗物质的场景。母粒子的希格斯门耦合的某些部分也可以通过对标准模型的不可见衰变率的碰撞机约束来排除,如希格斯玻色子。我们证明了在预测正常的中微子质量等级的模型中可以成功地产生正确的中微子振荡数据。该模型还预测,大气角在较低的八分圆,如果狄拉克CP相位接近目前优选的最大值。
2018-05-28 hep-ph
Plasma Effects Suppress Mixing-Induced Collisional Freeze-In
Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences(奥地利科学院玛丽亚·布劳粒子物理研究所);University of Vienna, Faculty of Physics(维也纳大学物理学院)
本文利用Kadanoff-Baym方程证明等离子体效应同样抑制碰撞冻结入,以等离子体修正混合角替代真空混合角,并据此排除惰性中微子作为keV-MeV质量范围暗物质的可能性。
2026-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Singlet-doublet dark matter beyond freeze-out
INFN, Sezione di Firenze(意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部);University of Michigan(密歇根大学)
本文研究超出退耦机制的单重态-双重态暗物质模型,分析其通过多种机制实现暗物质丰度的方式,重点探讨小汤川耦合区域的对撞机物理现象。
2026-08-14 hep-ph
Aspects of Gravitational Portals and Freeze-in during Reheating
本文系统研究再加热期间引力门户和暴胀子衰变对暗物质冻结注入的影响,发现引力产生的辐射浴可超越传统衰变浴并解释遗迹密度,且给出BSM尺度约束。
2024-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Collision Energy Dependence of Particle Ratios and Freeze-out Parameters in Ultra Relativistic Nucleus Nucleus Collisions
本研究采用含强子相互作用的范德瓦耳斯型强子共振气模型,提取超相对论核核碰撞的热化学冻出参数,验证参数对多粒子产额比的解释力,指出奇异粒子产额比的类角结构需结合奇异数不平衡效应解释。
2024-12-13 hep-ph nucl-th
Ultra-Relativistic Freeze-Out During Reheating
本文系统研究了再加热期间的超相对论性冻结(UFO)暗物质产生机制,发现其参数空间极为宽广且耦合强度介于WIMP与FIMP之间,并区分了UV UFO与IR UFO对冻结温度的不同敏感性。
2025-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Quark-Gluon Plasma Freeze-out from a Supercooled State?
本文研究了RHIC和LHC能区高能重离子碰撞中一级解除禁闭或手征对称恢复相变的时间尺度。最近的研究表明,系统必须过冷到低于$T_c$,强子泡的成核才能足够快地克服膨胀率。这里示出的高能重离子反应的预期的时间尺度是足够短的,以防止重新加热的系统附近的$T_c$。如果夸克-胶子等离子体是在这些碰撞中产生的,它可能必须从过冷状态强子化,而强子化过程中产生的强子可能几乎立即冻结。
1994-01-04 hep-ph nucl-th
Warm Dark Matter via Ultra-Violet Freeze-In: Reheating Temperature and Non-Thermal Distribution for Fermionic Higgs Portal Dark Matter
千电子伏量级的暖暗物质(WDM)可能能够解决冷暗物质模拟和观测中结构形成之间的不一致。WDM的详细特性将取决于其能量分布,特别是它如何偏离WDM模拟中通常假设的热分布。在这里,我们专注于WDM生产通过紫外线(UV)冻结的机制,费米子希格斯门暗物质$ψ$通过门户互动$\barψψH^{\dagger}H/Λ$产生的情况下。介绍了一种新的方法来简化暗物质冻结非热能分布的计算。我们发现,从紫外冻结的非热能分布是热比相应的热分布,并具有非热归一化的玻色-爱因斯坦分布的形式。由此得到的暗物质费米子质量范围与观测结果一致,为5-7千电子伏。再加热温度必须满足$T_{R} \gtrsim 120 $ GeV,以考虑到观测到的暗物质密度时,$m_ψ \approx 5 $千电子伏,其中的下限对$T_{R}$对应的限制,费米子质量完全是由于通过门户相互作用的电弱对称性破缺。相互作用标度上的相应界限是$Λ\gtrsim 6.0 \times 10^{9}$ GeV。
2016-08-16 astro-ph.CO hep-ph
Non-extensive Statistics and Understanding Particle Production and Kinetic Freeze-out Process from $p_T$-spectra at 2.76 TeV
基于Tsallis非广延统计的方法,系统地分析了LHC能量为2.76 TeV时,不同中心$Pb+Pb$相互作用产生的π介子、K介子、质子和反质子等各种次级强子的$p_T$谱的多重数和温度涨落。由此获得的结果,已被用来了解不同类型的强子生产过程中的火球在这种碰撞中产生的演变的各个阶段。
2014-09-10 hep-ph nucl-th
A long-lived stop with freeze-in and freeze-out dark matter in the hidden sector
在具有隐藏扇区的扩展超对称模型中,最轻的$R$ -宇称奇粒子可以驻留在隐藏扇区中并充当暗物质。我们考虑的情况下,隐藏的部门有超弱的相互作用与可见部门。一个有趣的现象出现,如果LSP的可见部门是带电的,在这种情况下,它将衰减到隐藏的部门暗物质。由于超弱相互作用,可见扇区的LSP在探测器内部留下一个轨道后,将在探测器外部长期衰减。我们在$U(1)_X$ -扩展的MSSM/SUGRA模型的框架下研究了这种可能性,该模型具有小规范动力学混合和$U(1)_X$和$U(1)_Y$之间的质量混合,其中$U(1)_Y$是超荷的规范群。具体来说,我们调查的情况下,当LSP的MSSM是一个停止衰变到隐藏的部门暗物质,并有一个足够长的寿命穿越大型强子对撞机探测器没有衰变。结果表明,这样的粒子可以被检测到在HL-大型强子对撞机和HE-LHC作为$R$ -强子,这将看起来像一个缓慢移动的μ子与一个大的横向动量$p_T$,所以可以检测到的轨道,它在内部的跟踪器和μ子谱仪。此外,由于隐藏扇区和MSSM场之间的超弱耦合,暗物质粒子具有由冻结和冻结机制的组合产生的残余密度。结果表明,即使在超弱或弱相互作用下,冻出对残余密度的贡献相对于冻入对残余密度的贡献也是显著的,对于所考虑的模型点,冻出的贡献在30%~ 74%之间变化。它是次显性冻结相对较小的停止质量与相对较大的停止湮灭截面和主要贡献的遗迹密度相对较大的停止质量…
2020-02-23 hep-ex hep-ph
Dark Matter Freeze-in Production in Fast-Expanding Universes
如果暗物质是在大爆炸核合成之前的早期宇宙中产生的,那么修改后的宇宙历史可以极大地影响残余暗物质粒子的丰度。在这里,我们假设一个额外的物种辐射在早期占主导地位,导致在一个给定的温度下的膨胀率大于在标准的辐射主导的情况下。我们证明,如果是这种情况下,暗物质生产通过冻结(一种情况下,当暗物质相互作用非常弱,并倾倒在早期宇宙的平衡衰变或散射过程中涉及粒子在热浴)是显着抑制。我们说明和定量和分析研究这一现象的三个不同的范式类冻结的情况。为了使冻结的暗物质丰度与观测结果一样大,暗物质和可见扇区粒子之间的耦合必须增强几个数量级。这为探测冻结产生的暗物质的实验和观测前景带来了一些乐观的前景。
2018-02-22 astro-ph.CO hep-ph
Reheating and Dark Matter Freeze-in in the Higgs-$R^2$ Inflation Model
本文研究了Higgs- $R^2$暴胀模型中暗物质再加热和冻结的后暴胀动力学。采用微扰的方法进行再加热,我们确定了再加热过程中产生的辐射浴温度的演化,并确定了宇宙的最高温度和再加热温度。采用一个具有共形非最小耦合和Higgs门耦合消失的单重标量暗物质,讨论了再加热过程中的非热散射和再加热后的热散射对暗物质冻结产生的影响.我们发现,热散射是占主导地位的暗物质生产在我们的模型中,由于高的再加热温度。在我们的模型中,再加热温度主要由Higgs凝聚体决定,大约为$10^{14}\,{\rm GeV}$,质量大约为$10^9\,{\rm GeV}$的暗物质可以以正确的残余密度产生。
2022-04-29 hep-ph hep-th
Dark Matter Ultraviolet Freeze-in in General Reheating Scenarios
本文研究一般宇宙再加热动力学对暗物质紫外冻结产生的影响,通过参数化哈勃率与温度并结合暴胀子衰变框架,给出可行参数空间及CMB约束。
2025-03-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Slightly Ultra-violet Freeze-in a Hidden Gluonic Sector
暗胶球(DGB)是一个简单的非WIMP暗物质候选者,其特征参数非常少。然而,它遭受过密的问题。为了克服它,一般来说,暗扇区需要在层次上比可见扇区更冷。为了自然地产生所需的层次,在本文中,我们引入高维算子耦合的暗规范场强度张量的标准模型(SM)希格斯偶或规范场强度张量。通过跟踪宇宙的不同阶段,从结束的膨胀,预热化,再加热的辐射占主导地位的时代,我们表明,这些运营商可以使DGB是一个可行的暗物质候选人在一个广泛的质量区域,从sub-GeV到多PeV甚至更高。同时,这些算符打开了DGB到SM粒子的衰变通道,部分参数空间可能在宇宙线中留下线索。
2019-01-30 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in and freeze-out generation of lepton asymmetries after baryogenesis in the $ν$MSM
$ν$ MSM --由三个相对较轻的单重马约拉纳费米子$N_{1,2,3}$扩展的标准模型--允许产生轻子不对称性,这比宇宙中观察到的重子不对称性大几个数量级。轻子不对称性是在低于sphaleron冻结$ T \lesssim 130$ GeV的温度下,$N_{2,3}$(质量在GeV范围内)的相互作用中产生的,并且可以增强暗物质(DM)无菌中微子$N_1$(质量为keV尺度)的宇宙学产生,由于活跃-无菌中微子混合而发生在$T \sim 200$ MeV。这种不对称性可以在重中性轻子的冻结、冻结或之后的衰变中产生。在这项工作中,我们解决的问题的后期时间不对称性(LTA)的大小产生的重中性轻子$N_{2,3}$在冻结和冻结,留下的衰变为以后的工作。我们研究有多少这种不对称性可以生存下来,以较低的温度相关的无菌中微子DM创建。我们发现,这种LTA可能导致产生相当大一部分暗物质。我们还研究了磁场和阿贝尔手征异常在LTA的产生中所起的作用,在以前的研究中没有考虑。我们认为,LTA的生产可以显着增加,并估计这种效果的影响。
2022-04-29 hep-ph
Dark Matter Freeze Out with Tsallis Statistics in the Early Universe
暗物质(DM)的性质以及它如何与标准模型(SM)的粒子相互作用是粒子物理学目前面临的最大谜团之一,解决这些问题应该有助于了解所观察到的遗迹丰度是如何产生的。一个被广泛认为的生产机制,一个弱相互作用的大质量粒子(WIMP)产生的热遗迹,提供了一个目标横截面DM湮灭成SM粒子通过求解玻尔兹曼方程。在这种热冻结机制中,暗物质在早期宇宙中与SM处于热平衡状态,当宇宙冷却和膨胀时,暗物质就会脱离平衡状态,达到观测到的丰度。在本文中,我们研究的广义热力学,被称为Tsallis统计和受参数$q$,对目标DM湮灭截面的影响。我们推导出粒子的相空间分布在这个广义的统计框架,并检查其热力学的一致性,以及分析这种推广的碰撞项的玻尔兹曼方程的影响。我们考虑的情况下,初始值的$q_0>1$,与$q$放宽到1的宇宙膨胀和冷却,并解决了广义玻尔兹曼数值几个基准DM质量,找到相应的目标湮灭截面作为$q_0$的函数。我们发现,作为$q$偏离$q=1$的标准热力学情况下,碰撞项下降缓慢的函数$x = m_χ/T$比预期的标准情况。我们还发现,目标截面急剧下降,从$σv \simeq 2.2-2.6\times10^{-26} \textrm{cm}^3/\textrm{s}$的$q_0=1$的,例如,$σv \simeq 3\times 10^{-34} \textrm{cm}^3/\textrm{s}$的$q_0=…
2020-10-14 hep-ph
Fermionic dark matter via UV and IR freeze-in and its possible X-ray signature
在过去的十年中,在各种直接探测实验中没有观察到任何暗物质特征,这表明非常流行的WIMP范式可能不是粒子暗物质的实际理论。通过冻结产生的非热暗物质是一个有吸引力的提议,自然地解释了凭借其与标准模型(SM)粒子的弱耦合而产生的零结果。本文考虑SM的一个极小扩张,它是由两个规范单态场构成的,即一个$\mathbb{Z}_2$ -奇费米子$χ$和一个赝标量场$\tildeϕ$,其中前者只在5维及更高的水平上与SM粒子相互作用.这引入了自然抑制的$χ$的相互作用,由一个沉重的新的物理尺度$Λ$和部队$χ$是一个非热暗物质的候选人。我们详细研究了$χ$的制备,同时考虑了紫外(UV)、红外(IR)以及紫外-红外混合冻入,发现对于$10^{10}{\rm GeV}\leqΛ\leq 10^{15}{\rm GeV}$,当再加热温度为$T_{RH}\gtrsim 10^4$ GeV时,$χ$主要通过紫外和紫外-红外混合冻入产生,而低于该温度时,$χ$主要通过红外和紫外-红外混合冻入产生。此外,我们还考虑了级联湮没$χ\barχ \rightarrow \tildeϕ\tildeϕ\rightarrow 4γ$,以解决长期$\sim3.5$ keV X射线线观察到的各种星系和星系团。我们已经发现,长寿命的中间态$\tildeϕ$修改暗物质密度银河系中心附近的有效密度$ρ_{eff}$强烈依赖于$\ti…
2020-03-19 hep-ph
Revisiting freeze-in dark matter from renormalizable operators
在这篇会议论文中,我们总结了最近一项研究的结果,其中考虑了超相对论性制度对弱相互作用暗物质粒子产生的影响。由于其人口积累的热历史,我们彻底检查了温度窗口$T \gg M$,这是以前被忽视的背景下,暗物质模型与可重整化运营商。在高温下,对于我们工作中考虑的模型,弱相互作用粒子的产生速率是由多个软散射以及$2 \to 2$过程驱动的,这可以对暗物质能量密度做出很大的贡献。
2021-04-29 hep-ph
Primordial Black Hole Evaporation and Dark Matter Production: II. Interplay with the Freeze-In/Out Mechanism
我们研究了原始黑洞的蒸发如何通过热过程影响暗物质的产生。我们考虑费米子DM与标准模型粒子的相互作用,通过自旋为1的介质的背景下冻结或冻结机制。我们发现,当PBH蒸发后,主导宇宙的能量密度,PBH作为DM的来源,并不断注入熵到可见光区,可以影响热生产在三个质量上不同的方式。我们计算的湮灭截面占PBH产生和热产生的DM人口之间和内部的相互作用,并建立了一组玻尔兹曼方程,我们解决,以获得正确的遗物丰度在这些不同的制度和面对的结果与一组不同的宇宙学约束。我们给出了计算PBH主导的早期宇宙中冻结出和冻结入机制遗迹丰度的解析公式。我们确定的参数空间的PBH稀释的遗迹密度和热化发生的区域。此外,我们已经公开了我们的代码,数值求解玻尔兹曼方程。
2022-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Strange Particle Freeze-Out
我们重新考虑了在200 GeV A的S -> W碰撞中被认为是大量产生的奇异(反)重子源的中心火球的热条件。我们表明,它是可以完全固定的冻结出的奇异粒子的温度在固定的中心快度K介子的Lambda粒子丰度比,在固定的,高的横向质量,使用非平衡强子化模型和测量的夸克逸度。
1997-11-21 hep-ph nucl-th
Sensitivity of multiplicity fluctuations to freeze-out conditions in heavy ion collisions
利用强子共振气体(HRG)模型研究了相对论重离子碰撞中产生粒子多重数分布的高阶矩对化学冻结参数的敏感性。我们比较所获得的灵敏度水平提取的粒子产率的比率。我们发现,对于某些末态强子,涨落测量增加了显着的信息,以确定在RHIC和LHC获得的物质的解除限制相的强子化学冻结出属性。
2015-04-13 hep-ph nucl-th
Gravitational Wave Spectrum from the Production of Dark Matter via the freeze-in Mechanism
本研究计算了暗物质通过 freeze-in 机制产生时的引力子轫致辐射过程,推导了常规与紫外 freeze-in 场景的引力波谱,为未来高频引力波探测间接探索暗物质产生机制提供了理论基础。
2025-08-14 astro-ph.HE hep-ph
On UltraViolet Freeze-in Dark Matter during Reheating
没有任何确认的信号,从广泛的DM搜索激励我们超越传统的WIMP的情况。弱相互作用大质量粒子(FIMPs)范式提供了一个很好的替代方案,尽管它与热粒子的弱相互作用,仍然可以正确地产生遗迹丰度没有传统的DM信号。基于可重正化算子的超分辨FIMP通常存在耦合极小的缺点,而基于高维有效算子的紫外FIMP可以克服这一缺点。然而,它对早期宇宙的历史很敏感。以前的工作在再加热温度$T_{RH}$处终止这种灵敏度。我们受其紫外线敏感性的驱使,研究了更早的宇宙再加热时代的影响。我们发现,在通常的情况下,与$T_{RH}\gg m_{\rm DM}$,生产率在再加热过程中是非常小的,只要有效运营商尺寸$d \leq 8$。此外,我们还考虑了再加热过程中可能产生的介体的贡献。此外,我们研究了当$T_{RH}$甚至低于$m_{\rm DM}$时的情况,并且如果DM的质量不超过$T_{MAX}$,则DM可以在再加热期间直接产生。
2017-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Resonances in a sudden chemical freeze-out model
本文用平衡和非平衡模型对LHC上2.76TeV的Pb+Pb碰撞产生的各种共振的$p_T$谱进行了预测。它包括$η$、$ρ$(770)、$Σ$(1385)、$Λ$(1520)和$Ξ$(1530)。明显的差异可以允许区分模型。
2017-12-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
Chemical and Thermal Freeze-Out Parameters from 1 to 200 A.GeV
相对论性重离子碰撞中产生的强子的现有知识与当能量密度除以粒子密度达到1 GeV时发生的化学冻结是一致的。该观测用于确定束能量在1和200 A. GeV之间变化的化学冻结参数T_{ch}和mu_B^{ch}的能量依赖性。这种能量依赖性的后果进行了研究,为各种颗粒比。在束流能量40 A.GeV的粒子比的预测。还确定了热冻结的条件。这些对应于45 MeV/fm**3的能量密度或0.05/fm**3的粒子密度。
1999-07-20 hep-ph nucl-th
Darker matter generating from the dark
本文提出一种两步冻结-in机制生成的更暗物质模型,能解释暗物质 relic 密度及小尺度结构问题,并与银河511 keV光子信号一致。
2025-12-04 hep-ph
Ultraviolet freeze-in baryogenesis
我们研究了一种可以同时解释宇宙暗物质密度和观测到的宇宙重子不对称性的机制。我们建议的核心是浴粒子的非平衡散射过程,这是产生弱相互作用暗物质的原因。同样的过程违反了$CP$,这进一步导致了在可见部分产生的物质和反物质之间的不对称。我们专注于这些相互作用的可能性,通过非重整化运营商,这导致了暗物质和重子不对称性在高温下产生的描述。通过研究两个具体的方案,一个涉及标量和一个涉及费米子暗物质的机制举例说明。我们发现,在这两种情况下,它确实是可能实现一个共同的解释暗物质的内容和物质-反物质的不对称性的宇宙,只要暗物质是在千电子伏的质量范围。
2022-09-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational ultra-relativistic freeze-out during general reheating
Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CNRS/IN2P3, IJCLab(法国国家科学研究中心/欧洲核子研究委员会粒子物理研究所,IJCLab);William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota(明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所);Theoretical Physics Division, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所理论物理部);China Center of Advanced Science and Technology(中国高等科学技术中心)
研究一般再加热场景中的超相对论冻结(UFO),推广到任意温度轮廓,并考虑引力粒子产生对暗物质参数空间的影响。
2026-06-25 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic freeze-out temperature and transverse flow velocity in Au-Au collisions at RHIC-BES energies
在数据驱动分析的基础上,利用Boltzmann-Gibbs统计的爆轰波模型,对相对论重离子对撞机(RHIC)束能量扫描(BES)计划中金-金(Au-Au)中心碰撞和外围碰撞产生的带电强子的中快度横动量谱进行了拟合.模型计算结果与STAR合作组在RHIC-BES能区的实验数据符合较好。我们观察到的动力学冻结温度,横向流速,平均横向动量,和初始温度的增加与碰撞能量和事件中心。
2019-09-25 hep-ph nucl-th
Axion-like Dark Matter Mediators
在过去的几十年中,实验的进展显着限制了通过热冻结产生的标准电弱尺度WIMP,导致远离这个标准范式的转变。在这里,我们探讨了类轴子粒子(ALP)的可能性,近似U(1)的全球对称性的伪戈德斯通玻色子在高尺度$f_a$自发破缺,作为标准模型(SM)粒子和暗物质(DM)粒子之间的调解人。我们专注于的情况下,耦合太小,以允许DM生成通过冻结和DM是热解耦的SM粒子。然而,替代机制,如冻结和冻结从一个解耦的黑暗部门仍然可以重现所观察到的DM遗迹密度。在确定了这些方案的参数空间区域后,我们重新审视了来自电子束流实验、天体物理学和罕见的B和K衰变对ALP的实验约束。
2023-02-01 hep-ph
Ultra-relativistic freeze-out: a bridge from WIMPs to FIMPs
本文重新审视了超相对论退耦(UFO)暗物质产生机制,发现在取消暴胀后瞬时再加热近似时,UFO能产生冷暗物质并解释全部遗迹密度,且作为WIMP与FIMP机制间的必要过渡桥梁。
2025-11-03 astro-ph.CO hep-ph