Thermal Dark Matter Through the Dirac Neutrino Portal
研究了热暗物质通过中微子入口湮灭为标准模型中微子的简单模型。一个(伪)狄拉克无菌中微子作为可见光和暗区之间的媒介,而近似的轻子数对称性允许一个大的中微子汤川耦合,反过来,有效的暗物质湮灭。暗区由两个粒子组成,一个是狄拉克费米子,另一个是复标量,它们在对称性下带电,确保了暗物质的稳定性。该模型的一个一般性预测是一个具有大的活性-无菌混合角的无菌中微子,其衰变主要是不可见的。我们从直接探测实验、对撞机、稀有介子和τ衰变、电弱精密测试和小尺度结构观测中得出现有的限制和未来的预测。随着这些唯象测试,我们调查的后果微扰和标量质量微调模型参数空间。一个简单的,保守的计划,以面对各种测试与热文物目标的概述,我们证明了宇宙学动机的参数空间已经受到约束。我们还确定了这种情况下,如多体K介子衰变和Drell-Yan生产的$W$玻色子在大型强子对撞机的新探针。
2017-09-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Portal Matter and Scotogenic-like Dirac Neutrino Masses
SLAC National Accelerator Laboratory(SLAC国家加速器实验室)
研究基于部分类\(E_6\)紫外完备模型,通过门户物质场产生轻狄拉克中微子质量,类似司各脱暗物质情景,虽一般类\(E_6\) PM情景在对撞机易探测,但该特定子类直接测试有挑战。
2026-10-01 hep-ph
Statistical Analyses of Higgs- and Z-Portal Dark Matter Models
我们进行频率和贝叶斯统计分析的希格斯和Z-门户模型的暗物质粒子自旋0,1/2和1。我们的分析包括直接探测和间接探测实验的数据,以及LHC对单喷流和双光子事件的搜索,我们还分析了未来直接探测实验的潜在影响。我们发现可接受的区域的希格斯门模型的参数空间与真正的标量,中性矢量,马约拉纳或狄拉克费米子暗物质粒子,和Z门模型与马约拉纳或狄拉克费米子暗物质粒子。在许多这样的情况下,发现希格斯或Z衰变中的暗物质粒子,以及重量为$\gtrsim 100$ GeV的暗物质粒子,都有着有趣的前景。计划中的直接探测实验的阴性结果仍然允许使用马约拉纳或狄拉克费米子暗物质粒子的希格斯和Z门模型的可接受区域。
2018-06-12 hep-ph
The Type II Dirac Seesaw Portal to the mirror sector: Connecting neutrino masses and a solution to the strong CP problem
我们提出了一个版本的第二型跷跷板机制参数小狄拉克中微子质量。我们的模型从标准模型的一个$\text{SU}(2)_\text{L} \otimes \text{SU}(2)'\otimes \text{U}(1)_\text{X}$规范扩展开始,涉及一个镜像费米子扇区。一个具有很小真空期望值的双曲标量将SM轻子与它们的镜像对应物连接起来,我们可以将镜像中微子与右手中微子区分开来。与传统的II型跷跷板类似,我们的粒子谱具有单电荷和双电荷标量。强CP问题通过两个扇区之间的离散交换对称性来解决,该对称性迫使夸克和镜像夸克对强CP相位的贡献相互抵消。我们讨论了低能量的现象,评论这种情况下的宇宙学意义,并指出如何实现成功的狄拉克leptogenesis。
2022-12-19 hep-ph
Cosmological Histories in Neutrino Portal Dark Matter
本文研究由 Dirac 惰性中微子连接标准模型与含复标量及费米子暗物质的暗 sector,通过求解 Boltzmann 方程划分并分析四类热宇宙学历史及多途径探测可能。
2025-06-10 astro-ph.CO hep-ph
Isospin-violating dark matter from a double portal
本文研究了一个简单的模型,通过标量干涉和U(1)$'$规范玻色子贡献,可以引起Dirac费米子非对称暗物质与质子和中子的同位旋破坏相互作用.该模型可以产生一个大的抑制弹性散射截面关闭氙相对于硅,从而调和CDMS-Si和LUX的结果,同时与LHC的126 GeV的希格斯粒子,电弱精度测试和口味的限制。
2014-01-13 hep-ph
Current status and muon $g-2$ explanation of lepton portal dark matter
本文综述了轻子门暗物质(DM)模型中的唯象现象,其中DM与轻子和额外的轻子/轻子耦合。有几种可能的设置:复数/实数标量DM和狄拉克/马约拉纳费米子DM。此外,也有选择的轻子手征夫妇DM。我们讨论了每个模型的预测,并将其与DM,LHC和风味实验的最新实验约束进行比较。我们还提出了一个简单的装置来实现μ子反常磁矩的差异。
2020-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
A realistic model for Dark Matter interactions in the neutrino portal paradigm
我们讨论了一个简单的扩展的标准模型(SM),提供了一个明确的实现暗物质(DM)中微子门户范例。暗区由标量$ Φ$和狄拉克费米子$ Ψ$组成,后者被认为比前者轻。这些粒子通过交换一组重狄拉克费米子介体与SM相互作用,这些介体在所有局部SM对称性下都是中性的,并且在暗扇区对称性下也是中性的,暗扇区对称性使$ Ψ$稳定以防衰变。我们表明,只要DM质量低于$\sim 35\, \gev $或处于Higgs或$Z$玻色子的共振区域,该模型就可以适应所有实验和观测约束。我们还表明,如果暗标量和暗费米子几乎简并的质量,更重的DM费米子不排除。我们注意到,在这种情况下,DM湮灭在天体的核心和星系晕产生一个单色中微子束的能量$ \mfe $,这提供了一个明确的签名,这种范式。其他实验签名也进行了讨论。
2016-07-15 hep-ph
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
$Z^\prime$ Portal Dark Matter with Observable $ΔN_{\rm eff}$
Jining University(济宁学院);University of Jinan(济南大学);Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学)
研究具有狄拉克型右手轻中微子的Z'门户暗物质,基于U(1)_{B - L}对称性构建模型,考虑χ和ν_R产生关系,涵盖不同暗物质类型,在多种约束下全面探索可行参数空间。
2026-10-16 hep-ph
A Hidden Valley model of cold dark matter with photonic portal
在所讨论的模型中,冷的暗物质由狄拉克自旋为1/2的费米子组成,与所有标准模型电荷无关,其中质量由标量玻色子场的非零真空期望值产生,也被假设为无菌。为方便起见,这些不育颗粒分别被称为甾体和甾体。已经证实,我们的sterino和steron的无菌世界不仅可以通过引力与我们熟悉的标准模型世界进行通信,而且还可以通过光子门户进行通信,光子门户由一个非常弱的有效相互作用提供,该相互作用涉及电磁场F_{μν} = \partial_μ A_v- \partial_ν A_μ耦合到sterino和steron场。
2008-04-15 hep-ph
Gamma-Rays and Gravitational Waves from Inelastic Higgs Portal Dark Matter
University of Wisconsin, Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Chicago(芝加哥大学);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室)
本文研究了一种简单且可预测的暗物质场景,涉及一个复标量场ϕ通过希格斯门耦合,没有额外的场内容。在紫外尺度,该场具有全局U(1)对称性,该对称性通过质量项和希格斯门相互作用被打破。在质量基中,复场分裂为一对实标量,具有微小的质量分裂(类似于伪狄拉克费米子),使得希格斯门在这些本征态上同时获得对角和非对角项。在参数空间中,非对角相互作用占主导地位时,该场景可以避免直接探测约束。此外,该模型为长期存在的银河中心伽马射线过剩提供了一个可行的解释。此外,该模型影响希格斯势,可能促进早期宇宙中的强第一阶弱相互作用相变,从而产生随机引力波背景,可能被未来的空间探测器探测到。
2026-06-03 astro-ph.CO hep-ph
Massive dark photons in a Higgs portal model
研究了标准模型的一个推广,它包含一个由规范单态(一个狄拉克费米子$χ$和一个标量$S$)和一个矢量玻色子$V_μ$(暗质量光子)组成的隐扇区.单重标量场通过三重和四重标量场与标准模型扇区相互作用,而单重费米子场和矢量玻色子场仅通过单重标量场与标准模型相互作用。标量场产生矢量玻色子的质量。展望未来的$e^{-}e^{+}$对撞机被认为是。
2016-01-03 hep-ph nucl-th
Minimal Seesaw extension for Neutrino Mass and Mixing, Leptogenesis and Dark Matter: FIMPzillas through the Right-Handed Neutrino Portal
我们提出了一个最小的跷跷板扩展,同时考虑到现实的中微子质量和混合,重子不对称的宇宙通过leptogenesis和一个可行的暗物质遗迹密度,其中两个右手中微子耦合到一个黑暗的狄拉克费米子和复杂的标量场,都负责下的全球$U(1)_D$对称性。作为一个具体的例子,我们考虑的小跷跷板模型,它描述中微子质量和混合,并占leptogenesis,从而固定中微子汤川耦合和右手中微子质量。通过考虑暗物质的冻结产生机制,我们探讨了右旋中微子入口耦合和暗粒子质量的参数空间,这些参数空间给出了正确的暗物质遗迹丰度,重点讨论了超重狄拉克费米子暗物质粒子的情况,其质量约为$10^{10}$ GeV.这样的FIMPzilla可以提供一个成功的解释暗物质遗迹丰度,其生产依赖于中微子汤川耦合在大部分的参数空间,这取决于假设的暗粒子质量,和再加热温度。
2020-03-12 hep-ph
The electron-flavored Z'-portal dark matter and the DAMPE cosmic ray excess
DAMPE实验最近报告了存在过量高能电子和正电子的强烈迹象。如果用暗物质的湮灭来解释,DAMPE的结果将暗物质质量和可能的湮灭通道限制在少数情况下。在本文中,我们解释的DAMPE结果与电子味$Z^\prime$ -门户费米子暗物质。我们表明,狄拉克暗物质的情况下是有希望的,通过过程$\bar χχ\to\mathbf{Z}'\to \bar e e$来解释过剩。约化湮没截面被限制在$10^{-26}\sim 10^{-24}~{\rm cm^3 s^{-1}}$的范围内,以解释过量。
2017-12-04 hep-ph
Photoproduction of sterile scalars from cold dark matter through the photonic portal
利用最近提出的宇宙隐藏扇区模型,基于光子入口的思想,我们考虑了一种新的可能的天体物理过程,即由无菌狄拉克费米子组成的冷暗物质产生无菌标量的弱光生过程.随后,这些标量微弱地衰变成次级光子对。然后,初级光子,如果能量足够大,并在足够密集的暗物质配置中相互作用,可能会形成次级光子级联,这是一种新的天体物理现象。探测冷暗物质的初级光子可能来自伽马爆发。我们展示了如何计算光生作用的横截面和衰变率(为了简单起见,分别在质心框架和静止时)。
2010-08-26 hep-ph
Fermion Singlet Dark Matter in a Pseudoscalar Dark Matter Portal
我们探讨一个简单的扩展标准模型包含两个规范单态:狄拉克费米子和一个真正的赝标。在参数空间的某些区域,两个单态都是稳定的,不需要额外的对称性,然后成为一个可能的双组分暗物质模型。我们研究了残余丰度生产通过冻结,后者确定的湮灭,转换和半湮灭。研究了来自不可见希格斯衰变、暗物质遗迹丰度和直接/间接探测的实验约束。我们发现三个可行的区域的参数空间,该模型是敏感的间接搜索。
2021-10-06 hep-ph
Flavourful $Z'$ portal for vector-like neutrino Dark Matter and $R_{K^{(*)}}$
我们讨论了一个与第四族单重态狄拉克中微子暗物质耦合的$Z'$门模型。在没有混合的情况下,$Z'$是疏费米的,与三个手性家族没有耦合,但与第四个矢量样家族耦合。由于混合效应,$Z'$与第二族左手轻子二重态和第三族左手夸克二重态产生诱导耦合。这个模型可以同时解释测量到的$B$ -衰变比$R_{K}$和$R_{K^*}$以及观测到的暗物质遗迹丰度。我们确定的参数空间,这种解释是符合现有的实验限制,从暗物质直接和间接检测,大型强子对撞机的搜索,和精确测量的味道混合和中微子过程。
2018-10-31 hep-ph
Self-interacting Dark Matter via Right Handed Neutrino Portal
提出了一个自相互作用的暗物质(DM)方案,其中右手中微子(RHN)进入标准模型(SM)。暗扇区由一个粒子DM,假设是一个狄拉克费米子,和一个光介体的暗阿贝尔矢量玻色子,以产生所需的速度依赖的自相互作用与天体物理观测。不管这种DM的热或非热生产,其最终遗迹仍然不足,由于DM到光介质的有效湮灭率凭借大的自相互作用耦合。然后,我们表明,通过RHN的DM-SM相互作用的一个微弱的门户提供了一种可能性,以填补通过RHN的后期衰变的DM的遗迹赤字。由于RHN也自然出现在解释轻中微子质量起源的跷跷板模型中,我们概述了两个紫外线完整实现的最小设置在暗生和衡量的B-L框架,其中连接到中微子质量和其他现象学,如互补的发现前景进行了讨论。
2021-12-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutrino Mixing via the Neutrino Portal
轻子和夸克混合之间的关系:$U_{PMNS} \approx V_{CKM}^{\dagger} U_X$,其中$U_X$是BM或TBM混合矩阵,暗示了夸克-轻子(大)统一和具有某些味对称性的隐藏扇区的存在。后者通过中微子入口耦合到可见扇区,并负责$U_X$,以及中微子质量的小。GUT保证了$\sim V_{CKM}$在轻子混合中的出现。这种情况下(逆或双跷跷板,筛选的狄拉克结构,基础固定对称性)的一般功能进行了描述,并提出了两个实现。高能量实现是基于$SO(10)$大统一理论的普朗克尺度的隐藏部门。低能量实现包括100 TeV尺度的$L-R$对称性和keV-MeV尺度的隐藏扇区。
2019-05-02 hep-ph
IceCube Events from Heavy DM decays through the Right-handed Neutrino Portal
最近观测到的冰立方PeV事件可能是由于重暗物质(DM)衰变。本文提出了一个具有额外$U(1)_X$规范对称性的简单DM模型,并通过重右手中微子将其与标准模型粒子桥接。质量约为5 PeV的狄拉克费米子DM $χ$主要衰变为暗Higgs($ϕ$)、SM Higgs($h$)和中微子($ν$)。如果$χ$的寿命为~O($10^{28}$)sec,则所得中微子通量可以一致地拟合数据。例如,在我们的模型中,来自$χ\rightarrow ϕh ν$的中微子通量比来自$χ\rightarrow νh$的中微子通量要软。我们还讨论了一种可能的机制,以产生DM与正确的遗物丰度。
2015-10-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Global analyses of Higgs portal singlet dark matter models using GAMBIT
我们提出了有效的希格斯门暗物质模型在频率论和贝叶斯统计框架的全球分析。作为对标量希格斯门的早期研究的补充,我们使用GAMBIT来确定具有矢量、马约拉纳和狄拉克费米子暗物质的模型的优选质量和耦合范围。我们还使用贝叶斯模型比较评估了所有四种模型的相对可靠性。我们的分析包括最新的似然函数的暗物质遗迹密度,看不见的希格斯衰变,并直接和间接搜索弱相互作用的暗物质,包括最新的XENON1T数据。我们还占重要的不确定性所产生的局部密度和速度分布的暗物质,直接检测相关的核矩阵元素,和标准模型的质量和耦合。在所有的希格斯门模型中,我们找到了可以解释所有暗物质的参数区域,并对所有数据进行了很好的拟合。矢量暗物质的情况需要最多的调整,因此从贝叶斯的观点来看稍微不利。在费米子暗物质的情况下,我们发现一个强烈的偏好,包括CP违反阶段,允许抑制直接检测实验的约束,有利于CP破坏的顺序为100:1的赔率。最后,我们提出了DDCalc 2.0.0,用于计算任意非相对论有效算子的直接检测观测值和似然性的工具。
2020-07-31 astro-ph.CO hep-ph
Dipole portal to heavy neutral leptons
我们考虑一般的中微子偶极门户之间的左手中微子,光子,右手重中性轻子(HNL)与狄拉克质量。该门户的主导地位显着改变了HNL的传统现象。利用LEP、LHC、MiniBooNE、LSND以及超新星1987A的观测数据和标准大爆炸核合成的一致性,我们推导出了一套关于HNL偶极门的约束条件。我们计算预计的灵敏度从拟议的高强度SHiP束流转储实验,并正在进行的实验在费米实验室的短基线中微子设施。偶极介导的Primakoff中微子上散射和Dalitz类介子衰变被认为是主要的生产机制,在大多数的参数制度下考虑。提出的解释LSND和MiniBooNE异常的基础上HNL与偶极诱导衰变被发现受到严重限制,或在未来的实验中进行测试。
2018-03-08 hep-ex hep-ph
Search for lepton portal dark matter in the PandaX-4T experiment
本研究利用PandaX-4T调试运行数据,在非相对论有效场论框架下首次对轻子门户暗物质模型进行了灵敏搜索,对狄拉克费米子暗物质给出了强约束,并补充了对撞机与间接探测实验的结果。
2024-08-27 hep-ex hep-ph
Renormalization group equation analysis of a pseudoscalar portal dark matter model
通过单圈级的重整化群方程分析,研究了具有Dirac暗物质候选者的赝标门暗物质模型的真空稳定性和微扰性.该模型有一个特殊的特点,可以逃避直接检测上限XENON100测量,甚至从计划的实验XENON1T。我们首先在参数空间中找到可行的区域,这将产生正确的DM遗物密度,并符合希格斯物理的约束。我们表明,对于一个给定的质量的赝标量,混合角起着不显着的作用,在运行的耦合。然后我们研究了在混合角$θ= 6^\circ$下各种赝标质量的耦合的运行,并找到了暗耦合的有效尺度$λ_{d}$。根据我们对截断尺度的选择,将确定最终的可行参数空间。
2017-08-29 hep-ph
Can A Higgs Portal Dark Matter be Compatible with the Anti-proton Cosmic-ray?
最近对暗物质(DM)、CoGeNT和DAMA的直接探测实验暗示了几个GeV的轻DM。这样的光DM将产生大量的反质子,因为对来自DM湮灭的反质子通量的抑制是无效的。我们讨论了质量为5-15 GeV的轻暗物质是否与宇宙线中的反质子相容,这一点特别有利于CoGeNT最近报道的实验。由于直接探测到了狄拉克暗粒子,而且在宇宙射线中没有反质子过剩,我们证明了狄拉克暗粒子比标量暗粒子更有利,因为狄拉克暗粒子的湮灭截面没有s波。通过附加的光希格斯交换可以获得用于直接探测的大弹性截面。我们给出了一个同时满足DM残余密度、CoGeNT支持的弹性截面和LEP对光希格斯玻色子的H_L-Z耦合的约束的允许区域。
2012-06-05 astro-ph.HE hep-ph
The Fermionic Dark Matter Higgs Portal: an effective field theory approach
我们考虑费米子(狄拉克或马约拉纳)冷热遗迹暗物质耦合到标准模型粒子通过有效的维度-5希格斯门户运营商$Λ^{-1} \ \mathcal{O}_{\text{DM}} \cdot H^\dagger H$,其中$\mathcal{O}_{\text{DM}}$是标量$\barχχ$和赝标量$\barχiγ_5 χ$ DM运营商的混合物。利用遗迹丰度的要求,以固定的耦合,我们考虑直接检测和不可见的希格斯宽度的限制,并绘制出剩余的允许的参数空间的暗物质质量和标量和赝标量耦合的混合物。我们强调了一个微妙的EFT方法的背景下,以前没有被仔细研究,其中由于电弱对称性破缺所产生的影响可能会导致一个天真的纯赝标量耦合诱导标量耦合在更高的顺序,这有重要的意义,直接检测界限。我们提供了一些意见,间接检测界限和碰撞搜索。
2014-08-23 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
Majorana dark matter through the Higgs portal under the vacuum stability lamppost
本文研究了一个最小Higgs门模型的真空稳定性,其中标准模型(SM)的粒子谱被扩展到包含一个复标量场和一个Dirac费米子.这些新的场在SM规范群下是单态的,并且在整体U(1)对称性下是带电的。这种U(1)对称性的破坏导致了一个无质量的戈德斯通玻色子,一个有质量的CP偶标量,并将狄拉克费米子分裂成两个新的质量本征态,对应于马约拉纳费米子。最轻的马约拉纳费米子(w)是绝对稳定的,提供了一个可信的暗物质(DM)候选者。我们表明,希格斯部门和最轻的马约拉纳费米子之间的相互作用是强大到足以产生与观测一致的热遗迹丰度可以很容易地破坏电弱真空或驱动器的非微扰制度的能量尺度远低于普朗克质量。然而,我们也表明,有一个区域的参数空间,开发一个稳定的真空(普朗克尺度),满足遗迹丰度,并与直接DM搜索。参数空间的这种感兴趣的区域对应于DM质量350 GeV \alt m_w \alt 1 TeV。感兴趣的区域在第二代DM直接检测实验的范围内。
2015-08-21 astro-ph.HE hep-ph
Light Dark Matter Through the Quark Axial-Vector Current Portal
我们考虑一个模型,其中暗物质是一个轻(350兆电子伏)狄拉克费米子耦合到夸克作为轴向矢量电流。在低于限制尺度的质心(CM)能量下,这样的DM相互作用结构可以通过其与介子的低能量有效耦合来描述。在这篇论文中,我们着重于暗物质湮灭成这些末态介子,以及由此产生的光子谱。我们提出了一个粗粒度的方法来分析我们的模型,我们认为介子光谱仅仅从运动学和对称性,从而估计总DM湮灭截面,对应于一个给定的预期光子信号。然后,我们证实和完善这些研究结果与更系统的方法的手征拉格朗日描述的模型,因为CM能量,我们认为承认这样的微扰治疗。在这两种情况下,我们通过比较估计的光子信号与当前和未来的观测结果来获得对模型的约束,并表明轴向矢量DM门户比纯矢量门户更有利于更轻形式的暗物质的光子生产;建立自己作为间接探测探针的主要候选人,具有重大的发现范围。
2021-08-17 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
Fermi Gamma Ray Line at 130 GeV from Axion-Mediated Dark Matter
我们把具有Peccei-Quinn(PQ)对称性的单重Dirac费米子看作暗物质。引入单重态复标量,通过Higgs门相互作用和电弱PQ异常,在暗物质和SM之间起中介作用。我们发现,一个共振湮灭的暗物质与轴子调解可以解释的单色光子线的费米LAT数据在130 GeV的异常相互作用,而湮灭截面与希格斯门相互作用的p波抑制。我们讨论了费米子暗物质的直接探测和希格斯标量的对撞机搜索之间的相互作用。我们还提出了一个紫外线完成的暗物质模型到NMSSM与PQ对称性。
2012-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Collider Constraints and Prospects of a Scalar Singlet Extension to Higgs Portal Dark Matter
这项工作考虑了扩展的标准模型(SM)希格斯部门的一个真正的,标量单态场,包括适用于暗物质(DM)模型与添加汤川耦合狄拉克费米子。对撞机的签名和混合的两个希格斯粒子的情况下的限制,包括希格斯粒子的生产信号和排除搜索的限制,以及从希格斯粒子的总宽度和不可见的宽度所产生的约束。由于有压倒性的希格斯数据,这是符合SM的情况下,其中一个额外的标量已经逃避检测的情况下,进一步探讨了在希格斯精确测量的背景下。在拟议的线性对撞机模型的发现范围和潜在的签名进行了调查,特别侧重于希格斯三重耦合,和双希格斯生产过程。
2016-07-11 hep-ph
MeV Dark Matter Complementarity and the Dark Photon Portal
本文讨论了MeV量级狄拉克费米子通过暗光子与电磁场动力学混合耦合到标准模型的现象。我们计算了暗物质遗迹密度,并探讨了直接探测和加速器搜索暗光子的相互作用。我们表明,精确测量的温度和偏振功率谱的宇宙微波背景辐射导致严格的限制,留下一个小窗口的热生产这个兆电子伏的暗物质候选人。即将推出的MeV伽马射线望远镜e-ASTROGAM将为发现质量低于10 MeV的暗物质粒子提供重要和互补的机会。最后,我们讨论了如何一个较晚的时间通货膨胀事件和冻结生产可以合谋产生正确的遗迹密度,同时与现有和未来的限制是一致的。
2018-04-05 hep-ph
Dark Matter and Neutrino Masses in a Portalino-like Model
本研究提出类Portalino暗物质与中微子质量模型,通过右手中微子连接标准模型与隐藏区,结合宇宙学约束得出Portalino可行质量范围,并指出其湮灭信号可作为中微子望远镜观测目标。
2023-06-16 hep-ph
Neutron Decay to a Non-Abelian Dark Sector
根据标准模型(SM),我们期望为每个衰变中子找到一个质子。然而,计算衰变中子数和产生质子数的实验存在分歧。这种差异表明,中子可能有一个奇特的衰变到暗区(DS)。在本文中,我们探讨了中子衰变为暗狄拉克费米子$χ$和非阿贝尔暗规范玻色子$W'$的情况。我们讨论了宇宙学的影响,这种情况下,假设DS粒子是通过冻结。在我们提出的方案中,DS与SM扇区有三个入口:(1)来自中子与$χ$混合的费米子入口,(2)标量入口,(3)光子与暗规范玻色子之间的不可重整化动力学混合,这导致两个扇区之间的矢量入口。我们表明,无论是费米子门户或标量门户应有助于在早期宇宙中的粒子的生产。具体来说,我们认为,宇宙的最高温度必须足够低,以防止在早期宇宙中产生$χ$。在本文中,我们依靠矢量门户连接两个部门,我们讨论的唯象界模型。主要的限制来自于确保暗物质的适当剩余丰度和避开中子星的边界。当暗规范玻色子非常轻时,大爆炸核合成的测量也施加了严格的约束。
2020-05-02 hep-ph
Combined analysis of effective Higgs portal dark matter models
我们结合和扩展的有效标量,矢量,马约拉纳和狄拉克费米子希格斯门户模型的暗物质(DM),其中DM耦合到标准模型(SM)希格斯玻色子通过一个运营商的形式$\mathcal{O}_{\textrm{DM}}\, H^\dagger H$的分析。对于费米子模型,我们采用标量$\overlineψ ψ$和赝标量$\overlineψ iγ_5 ψ$相互作用项的混合。对于每个模型,我们应用普朗克测量DM遗物密度和希格斯不可见的分支比的LHC限制的基础上的参数空间上的约束。对于第一次,我们进行了一致的研究,间接检测这些模型的基础上的宇宙微波背景的WMAP 7/普朗克观测,15个矮球状星系的费米-LAT和即将到来的切伦科夫望远镜阵列(CTA)的综合分析。我们还正确地处理了费米子DM理论中由赝标相互作用项引起的动量相关的直接搜索截面。我们发现,与以前的研究一致,当前和未来的直接搜索实验,如LUX和XENON 1 T可以排除大部分的参数空间,我们证明,在间接和直接搜索的联合观察是可能的高质量弱相互作用的大质量粒子。在费米子DM候选者的纯赝标相互作用的情况下,未来的伽马射线搜索是唯一一类能够探测理论的高质量范围的实验。
2016-06-14 astro-ph.CO hep-ph
Monochromatic neutrinos from dark matter through the Higgs portal
该研究提出一个通过希格斯门户耦合的费米子单态暗物质模型,利用重狄拉克中微子打开湮灭通道,产生10 GeV-1 TeV的单色中微子信号,并评估其可探测性。
2023-09-01 astro-ph.HE hep-ph
Singlet fermionic dark matter as a natural higgs portal model
通过引入规范单重狄拉克费米子和实单重标量,提出了一个费米子暗物质的可重整化模型。单重态扇区和标准模型扇区之间的桥梁仅仅是单重态标量与标准模型Higgs场的相互作用项。单重态费米子通过标准模型希格斯粒子和单重态标量粒子的混合耦合到标准模型粒子上,自然成为弱相互作用质量粒子(WIMP)。在这个模型中,可以用作为WIMP的单重态费米暗物质来解释所测得的遗迹丰度。最后讨论了单重态费米子暗物质的对撞机意义。预测了单重态费米子在直接探测暗物质的目标核中的弹性散射截面。搜索的直接检测的暗物质提供了严格的限制,我们的模型的参数。
2008-09-17 hep-ph
Fermion Portal Dark Matter
研究了一类简化的暗物质模型,其中一个暗物质粒子与一个介体和一个标准模型费米子耦合。在这样的模型中,碰撞器和直接检测搜索探测参数空间的互补区域。对于马约拉纳暗物质,直接探测覆盖了介质-暗物质简并附近的区域,而对撞机探测了具有大的暗物质和介质质量分裂的区域。对于狄拉克和复杂的暗物质,直接探测对于质量阈值以上的整个区域都是有效的,但是对撞机为比几个GeV轻的暗物质提供了一个强的边界。我们还指出,专门搜索签名与两个射流或单射流不是来自初始状态辐射,沿失踪的横向能量可以覆盖剩余的参数空间的热遗迹暗物质。
2014-06-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Lepton Portal Dark Matter
我们研究了一类简化的暗物质模型,其中暗物质直接与介质和带电轻子耦合。这类轻子门暗物质模型具有非常丰富的现象学:它具有环路产生的暗物质电磁矩,这些电磁矩产生直接探测信号;它有助于通过暗物质湮灭间接探测宇宙正电子通量;它提供了相同味道、相反符号的双轻子加上碰撞机上丢失的横向能量的签名。我们确定当前的实验约束的狄拉克费米子,马约拉纳费米子和复杂的标量暗物质的轻子门户框架的情况下的模型参数空间。我们还进行了对撞机研究的14 TeV的大型强子对撞机达到100个反飞秒暗物质参数空间。对于复杂的标量暗物质的情况下,大型强子对撞机提供了一个非常严格的约束,其范围可以解释为对应于一个极限为十分之二的zeptobarn上的暗物质-核子散射截面的暗物质质量高达500 GeV。我们还表明,可以改善目前的对撞机搜索使用Breit-Wigner公式,以适应双轻子MT 2尾占主导地位的双玻色子背景。
2014-02-26 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Higgs-portal Scalar Dark Matter: Scattering Cross Section and Observable Limits
从暗物质自相互作用对大尺度结构形成的影响出发,研究了最简单的Higgs门暗物质模型.我们显示的共振和大质量区域的直接检测极限。最后,我们还比较了这些限制在LHC和氙1T实验。
2016-11-22 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrino Portal Dark Matter in $ν$THDM
本文在$ν$THDM中构建惰性中微子门户暗物质模型,利用TeV级惰性中微子连接暗物质与标准模型,并系统分析WIMP与FIMP两种情形下的产生、湮灭、衰变及实验约束。
2022-05-24 hep-ph
Sterile neutrino portals to Majorana dark matter: effective operators and UV completions
对暗物质与标准模型相互作用的严格限制表明,暗物质不参与规范相互作用。在这一点上,通过规范单在可见扇区和暗扇区之间进行通信的可能性似乎相当自然。我们考虑一个框架,其中的暗物质会谈的标准模型,通过其耦合到无菌中微子,产生活性中微子质量。我们专注于马约拉纳暗物质的情况下,其遗迹丰富的热冻结通过湮灭成不育中微子。我们使用有效场论的方法来研究可能的无菌中微子门户的暗物质。我们发现,轻子数守恒和轻子数违反运营商是可能的,产生一个有趣的连接与狄拉克/马约拉纳字符的活跃中微子。在第二步中,我们打开不同的运算符,并列出可能的可重正化模型。我们分析了最有希望的现象,包括一个特殊的情况下,在该马约拉纳质量的不育中微子辐射产生。
2022-08-18 hep-ph
Perturbative Unitarity Constraints on Charged/Colored Portals
曾经与标准模型处于热平衡的暗物质通常被禁止从电弱或QCD相变获得其所有质量。这意味着一个新的物理尺度和媒介粒子需要促进暗物质湮灭。在这项工作中,我们考虑的情况下,热暗物质通过标量介质的颜色和/或带电湮灭。我们展示了如何分波么正性的地方上界的质量和耦合的暗物质和介质。为了做到这一点,我们采用有效场论与暗物质以及三种口味的slepton或squarks最小的味道违反。对于狄拉克(马约拉纳)暗物质,湮灭通过介质收费为左手slepton,我们发现一个上限约为45 TeV(7 TeV)的介质和暗物质质量,分别。这些界限随着颜色数量乘以所涉及的味道数量的平方根而变化。因此,对于右手电子,边界减小了2次方根。对于右手方和左手方,边界分别增加根3和根6。最后,由于对自然模型的兴趣,我们也集中在一个有效场论只有停止。我们发现狄拉克(马约拉纳)暗物质和停止质量的上限约为32 TeV(5 TeV)。与传统的自然性论证相比,停止界对新物理何时出现给出了更坚定的、替代性的预期。类似于自然性,上面引用的所有边界在暗物质可以共湮灭的定义的微调区域之外都是有效的。在这个区域的参数空间的界限可以超过著名的界限从Griest和Kamionkowski。我们简要介绍了计划和现有的直接探测实验和对撞机的影响。
2015-01-13 hep-ph
Cosmological Relaxation through the Dark Axion Portal
暗轴子入口是类轴子粒子与暗光子的耦合,暗光子与可见光子动力学混合。我们展示了这个门户网站,当应用到松弛,可以导致宇宙学松弛的弱尺度使用暗光子生产。关键的逆反应机制涉及施温格效应:只要电弱对称性未被破坏,携带暗毫电荷的无质量标准模型费米子的施温格产生会抑制暗光子的产生。一旦电弱对称性被打破,费米子获得质量,抑制被解除。一个增强的暗光子耗散,然后陷阱的弛豫在一个自然的小弱标度。因此,我们的模型提供了一个新的联系之间的现象学暗轴子门户,暗光子,希格斯质量的层次问题。
2022-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Light mass window of inert doublet dark matter with lepton portal interaction
本文研究了轻标量惰性双态暗物质模型,通过调节标量四次耦合使最轻惰性标量质量低于10 GeV,并分析了其作为暗物质在遗迹密度、探测及对撞机搜索等方面的物理特性。
2023-10-20 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Revisiting Singlet Fermion Dark Matter with a Scalar Portal: Connecting Higgs Phenomenology and Strong Electroweak Phase Transition
Indian Institute of Technology Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校);Gokhale Memorial Girls’ College(戈卡尔纪念女子学院);University of Delhi(德里大学);Central China Normal University(华中师范大学)
本文在标准模型基础上引入实单重态标量和狄拉克费米子暗物质,通过避免标量真空期望值解耦混合角,实现强一级电弱相变与对撞机及直接探测约束共存,并统一描述暗物质、相变引力波信号。
2026-06-05 hep-ph
Non-perturbative effects for dark sectors with QCD portals
针对通过带 QCD 色荷媒介子与共湮灭伴子实现热残余丰度的暗物质模型,论文系统研究 Sommerfeld 增强和束缚态形成等非微扰效应,并以轻子夸克示例模型讨论探测与对撞机唯象。
2023-06-15 hep-ph
Z-portal Continuum Dark Matter
我们研究的可能性,暗物质(DM)由一个缺口连续,而不是普通的粒子。弱交互连续统(WIC)模型通过Z门户与标准模型耦合,提供了这一思想的明确实现。在这个模型中的热DM遗迹密度自然是与观测相一致,提供了一个连续对应的“WIMP奇迹”。直接检测截面的强烈抑制相比,普通的Z-门户WIMP,由于连续运动学的独特效果。连续统DM状态在宇宙的整个历史中都会衰变,而对宇宙微波背景的观测限制了可能的晚期衰变。在对撞机上产生的WIC可以提供一个引人注目的级联衰变特征。我们发现,一个简单的Z-门户WIC模型提供了一个完全可行的DM候选人符合所有目前的实验约束。
2022-01-15 astro-ph.CO hep-ph
Dark Initial State Radiation and the Kinetic Mixing Portal
普朗克测量的宇宙微波背景辐射(CMB)的数据对具有光暗物质(DM)和光介质的模型提出了重要的限制,特别是当两者都位于低于$\sim 1 $ GeV的质量范围内时。在涉及动力学混合的模型中,其中暗光子充当介体,这些约束很容易满足,并且如果DM是,例如,一个复杂的标量,其中发生$p$波湮灭,或者是分裂的伪狄拉克状态,其中共湮灭占主导地位的较轻的组成部分。在这两种情况下,虽然在暗规范耦合,$g_D$高阶,相应的湮灭过程,包括暗光子初态辐射(ISR)将占主导地位的$s$波与基本上温度无关的截面。这些暗ISR相关过程的速率,虽然没有产生足够大的截面来贡献遗迹密度,但仍然可能与CMB产生的边界发生冲突。在本文中,我们进行了初步的研究,目前和潜在的未来的限制,CMB施加在这两种情况下,由于存在这种黑暗的ISR的参数空间。进一步分析暗ISR在DM湮灭中的影响是有必要的。
2020-10-20 hep-ph
Asymmetric Self-interacting Dark Matter via Dirac Leptogenesis
中微子的性质,无论是狄拉克还是马约拉纳,迄今还不清楚。假设中微子是狄拉克中微子,这需要$B-L$是一个精确对称,我们试图解释观测到的暗物质和重子物质在现今宇宙${\it i.e.,}\,\, Ω_{\rm DM} \approx 5\, Ω_{\rm B}$中的残余密度之间的比例关系.假设早期宇宙中存在重$SU(2)_L$标量偶极$(X= (X^0, X^-)^T)$,由于$B-L$是精确对称的,因此CP破坏的失平衡衰变$X^0 \to ν_L ν_R$可以在左手和右手扇区中产生大小相等、方向相反的$B-L$不对称性.我们确保$ν_L-ν_R$平衡不会发生,直到下面的电弱(EW)相变,在此期间的轻子不对称性的一部分被转换为暗物质不对称性通过一个8维运营商,这保持$B-L$对称性,并在热平衡。剩余的$B-L$不对称性通过EW-闪锌矿转化为净B-不对称性,EW-闪锌矿在100 GeV以上的温度下是活跃的。为了减轻小尺度异常的$Λ$ CDM,我们假设DM是自我相互作用通过光介质,这不仅耗尽的对称分量的DM,但也铺平了道路,以检测DM在陆地实验室通过标量门户混合。
2022-10-23 astro-ph.CO hep-ph
Augury of Darkness: The Low-Mass Dark Z' Portal
具有重$Z^{\prime}$介质的狄拉克费米子暗物质模型受到自旋独立直接搜索和LHC边界的严格限制,使它们生活在$Z^{\prime}$共振附近。然而,这样的限制可以放松,通过关闭与标准模型费米子的矢量耦合,从而削弱直接检测边界,或者通过诉诸Z极以下的轻$Z^{\prime}$质量,以逃避大型强子对撞机的重共振搜索。在这项工作中,我们调查这两种情况下,以及我们的研究结果的适用性马约拉纳暗物质。我们推导出碰撞边界的光$Z^{\prime}$规范玻色子使用的$CL_S$方法,自旋相关的散射限制,以及自旋无关的散射率所产生的介质质量的能量尺度和核能规模之间的耦合的演变,和间接的检测极限。我们表明,这种情况下仍然是相当受数据的限制,近共振,他们可以容纳在银河系中心的伽马射线GeV过剩。
2016-12-22 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Dark Matter Freeze-in from a $Z^\prime$ Reheaton
ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics, School of Physics, The University of Melbourne(墨尔本大学物理学院暗物质粒子物理卓越中心)
本文研究了通过Z'重加热子非热衰变产生暗物质冻结的可能性,探讨了重加热机制对宇宙学引力波背景的探测作用。
2026-04-27 astro-ph.CO hep-ph