Antideuterons from dark matter annihilations and hadronization model dependence
我们使用HERWIG++蒙特卡罗发生器计算了暗物质湮灭中的反氘产额。我们给出了夸克和规范玻色子末态的反氘通量。由于合并模型中的氘核产生依赖于核子之间的动量差，而动量差比Λ QCD小，因此它对强子化模型可能非常敏感。因此，我们比较我们的antideuteron产量较早的结果的基础上PYTHIA，从而估计其不确定性。我们还简要讨论了n>2末态对重DM粒子湮灭的重要性。
2012-11-13 hep-ph
Fundamentalist physics: why Dark Energy is bad for Astronomy
天文学家进行观测，探索我们宇宙中的各种过程和物体。高能物理学家进行实验，以接近空间，时间和物质的基本理论。暗能量是它们之间的独特联系，反映了基础理论的深层方面，但显然只有通过天文观测才能获得。因此，这两个团体的大部分人都聚集在一起，支持限制暗能量的天文项目。在这篇文章中，我认为这种趋同对天文学是有害的。这两个群体有不同的方法论和不同的科学文化。如果不加批判地采纳一个外来系统的价值观，天文学家们就有可能破坏他们目前成功的基础，并危及他们这个领域未来的活力。暗能量无疑是一个有趣的问题，可以通过天文观测来解决，但它只是众多问题之一，而且不一定是最有可能在重大资源投资之后取得重大进展的问题。
2007-04-18 astro-ph gr-qc hep-ph
XENON10/100 dark matter constraints: examining the Leff dependence
从液态氙直接探测实验中确定暗物质的限制取决于探测器中核反冲产生的闪烁光的量，该量的特征在于闪烁效率因子Leff。我们研究如何在低反冲能量（测量不存在）的Leff和Leff的外推行为的测量的不确定性影响的约束，如XENON10和XENON100的实验，特别是在光的WIMP区域的DAMA和CoGeNT的实验结果的兴趣。
2010-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Comments on arXiv:1006.0972 "XENON10/100 dark matter constraints in comparison with CoGeNT and DAMA: examining the Leff dependence"
Savage等人最近提出，XENON 10实验的结果与DAMA/LIBRA和CoGeNT实验区域的总体不相容。在这个简短的说明中，这个错误结论的来源是对氙10在探测低能核反冲的S1光时的效率的误解。
2010-06-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Universal relation involving fundamental modes in two-fluid dark matter admixed neutron stars
Kochi University（高知大学）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心(iTHEMS)）；Theoretical Astrophysics, IAAT, University of Tübingen（蒂宾根大学天体物理研究所）
研究揭示了掺杂暗物质的中子星基本振荡频率与总紧凑性之间的普遍关系，并发现其在潮汐变形性下的不稳定性。
2025-12-08 astro-ph.HE hep-ph
Time variation of fundamental couplings and dynamical dark energy
标量场动力学可能引起基本常数的非零宇宙学变化。在基于规范耦合的统一的不同场景中，各种声称的观测和边界可以被组合，以便跟踪或限制耦合和质量的时间历史。如果标量场是动力学暗能量或暗能量精华的来源，那么它的时间演化就可以得到宇宙学信息。结合这些信息与耦合的时间变化，可以确定标量和原子之间的相互作用强度，这可以通过弱等效原理的测试来观察。我们计算边界上的耦合变化率从实验测试的差分加速度的机构具有相同的质量和不同的组成，并比较各种方法的灵敏度。特别是，我们讨论了两个具体的标量演化模型：交叉的精髓和增长的中微子模型。
2008-12-12 astro-ph gr-qc hep-ph
Dark Matter, Dark Energy and Fundamental Physics
60多年前，兹威基提出了这样一个观点：巨大的星系团是由看不见的（暗）物质的引力聚集在一起的。今天，情况更强，更精确：黑暗，非重子物质占临界质量密度的30% +/- 7%，重子（其中大部分是黑暗的）仅占临界密度的4.5% +/- 0.5%。宇宙中存在的大尺度结构表明，非重子暗物质的大部分必须是冷的（缓慢移动的粒子）。SuperKamiokande对中微子振荡的探测表明，粒子暗物质存在，跨越了一个重要的阈值。在过去的几年里，一个关于暗能量问题的案例已经发展起来。该暗组分贡献了临界密度的约80% +/-20%，并且以非常负的压力（p_X < -0.6 rho_X）为特征。与暗能量和暗物质的图像相一致的是CMB各向异性的测量，表明物质和能量的总贡献在临界密度的10%以内。标准模型之外的基本物理学涉及暗物质和暗能量难题：新的基本粒子（例如，轴子或中性伴子）和新形式的相对论能量（例如，真空能量或光标量场）。在接下来的二十年里，大量的观测将揭示宇宙的黑暗面;正如它所做的那样，它将促进我们对宇宙和支配它的物理定律的理解。
1999-12-09 astro-ph hep-ph
Template Composite Dark Matter : SU(2) gauge theory with 2 fundamental flavours
本文用非微扰方法研究了具有两种基本Dirac味的SU（2）规范理论。我们将讨论如何使用该模型作为模板的复合暗物质（DM）。我们估计了DM候选者与标准模型的一种特殊相互作用：通过计算DM候选者的电极化率的光子交换的相互作用。最后，我们简要地讨论了目前的实验限制的模型的可行性。
2015-11-13 hep-lat hep-ph
Energy Dependence of Direct Detection Cross Section for Asymmetric Mirror Dark Matter
在最近的一篇论文中，四位作者提出了一类暗物质模型，其中广义宇称对称性导致宇宙的暗物质丰度与重子不对称性相等，并预测暗物质质量约为5 GeV。在这篇文章中，我们将探讨如何在直接搜索实验中测试这个模型。特别是，我们指出，如果暗物质恰好是镜像中子，直接检测截面具有独特的功能，它增加在低反冲能量不同于传统的WIMP的情况下。值得注意的是，预测的自旋相关散射可以对总的直接探测率做出重要贡献，特别是对于轻核。在这种情况下，人们可以解释最近的DAMA和CoGeNT结果。
2010-07-27 astro-ph.HE hep-ph
Meaningful Details: The value of adding baseline dependence to the Neutrino-Dark Matter Effect
研究了中微子与暗物质相互作用对天文中微子味谱的可能影响。在这项工作中，我们报告的结果计算相干中微子。这是用两种不同的中微子暗物质相互作用模型完成的：味态相互作用，如标准模型中的弱相互作用，以及质量态相互作用，这是由某些非标准模型（特别是暗生模型）预测的。结果发现，使用相干分析显着增加了中微子-暗物质相互作用的可探索的参数空间。然而，相干天文中微子的探测对实验学家提出了一个重大挑战，因为这样的探测需要将能量分辨率提高至少六个数量级，在天文距离测定方面也有类似的改进。
2019-04-12 astro-ph.HE hep-ph
Dark energy constraints from ESPRESSO tests of the stability of fundamental couplings
ESTERO是VLT的高分辨率超稳定光谱仪，将于2017年开始调试。其主要科学目标之一是以前所未有的准确性和对可能系统学的控制来测试自然界基本耦合的稳定性。ESTO联盟的保证时间观测（GTO）总共将花费27个夜晚来测试精细结构常数和其他基本耦合的稳定性。已为GTO期间选定了一组14个优先最佳目标。在这里，我们简要地讨论了这种选择的标准，并描述了选定的目标，然后提出了详细的预测，这些测量对基础物理学和宇宙学的影响，侧重于暗能量的限制，并使用未来的Ia型超新星调查作为比较点。我们展示了如何规范重建的暗能量状态方程的改进，通过这些光谱测量的扩展红移范围，也量化了额外的改进预见未来的ELT-HIRES仪器。
2016-12-15 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Radial oscillations of quark stars admixed with dark matter
我们将冷夸克物质和费米暗物质作为两种混合流体来研究。计算了弱自相互作用和强自相互作用暗物质情况下不同质量暗费米子的恒星结构和基本径向振荡频率。我们发现基频可以被显著地改变，在某些情况下，可以形成质量和半径都很小的稳定的暗奇异行星和暗奇异天体。
2022-01-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Light Asymmetric Dark Matter on the Lattice: SU(2) Technicolor with Two Fundamental Flavors
SU（2）规范理论有两种无质量的狄拉克味道，构成了几种Technicolor模型的基石。此外，它也被用作一个模板，用于建设一个自然光不对称，或混合型，暗物质候选人。我们使用明确的晶格模拟，以确认手征对称性破缺的模式，确定戈德斯通光谱，因此表明，暗物质候选人，事实上，可以由一个复杂的戈德斯通玻色子。我们还确定了唯象相关的自旋一和自旋零等矢量谱，并证明它是很好地分离的戈德斯通光谱。
2012-01-13 hep-lat hep-ph
Towards a fundamental safe theory of composite Higgs and Dark Matter
我们提出了一种新的范式，允许定义一个复合理论在电弱尺度，定义良好的所有方式到任何能量的安全装置在紫外线。该理论从一个完整的UV固定点流到IR固定点的强动力学（这给出了所需的步行），然后在TeV尺度上产生质量间隙。我们讨论了两个模型，具有复合希格斯，暗物质和部分复合所有SM费米子。UV理论也可以嵌入到Pati-Salam部分统一中，从而消除了由$\mbox{U}(1)$运行产生的不稳定性。最后，我们发现一个暗物质候选者仍然允许在$260$ GeV，或$1.5 \sim 2$ TeV的质量，后者的质量范围将覆盖下一代直接检测实验。
2020-05-18 hep-ph
Dark Matter from a Vector Field in the Fundamental Representation of $SU(2)_L$
我们探讨了一个扩展的标准模型，其中包括一个矢量场的基本表示的$SU(2)_L$作为唯一的非标准度的自由。这种场可能出现在不同的场景中，如复合性，规范-希格斯统一和额外的维度场景。我们研究的模型中，$Z_2$对称性是明显的，使中性CP-甚至新的矢量场矢量暗物质候选人的组成部分。我们通过LEP和大型强子对撞机的数据，以及从目前的暗物质搜索约束的参数空间。此外，微扰么正性的影响的评论。我们发现，该模型是高度约束，但一个小区域的参数空间可以提供一个可行的DM候选人。另一方面，幺正性要求在低于10 TeV的尺度下完成UV。最后，我们对比我们的预测单喷流，- $Z$，-希格斯生产与惰性的两个希格斯双重模型中得到的。
2018-10-15 hep-ph
Measuring Time-Dependence of Dark Energy Density from Type Ia Supernova Data
对高红移超新星的观测意味着宇宙在加速，这只能用一种不寻常的能量成分来解释，比如真空能或精粹。为了评估当前和未来超新星数据约束暗能量属性的能力，我们允许其密度具有任意的时间依赖性，$ρ_X(z)$。这导致了暗能量的状态方程，$w_X(z)=p_X(z)/ρ_X(z)$，它是红移$z$的自由函数。我们发现，目前Ia型超新星（SNe Ia）的数据是一致的宇宙学常数，在$z\ga 0.5$有很大的不确定性。我们表明，$ρ_X(z)/ρ_X(z=0)$可以合理地测量到约$z=1.5$使用Ia型超新星数据从现实的未来的SN Ia笔束调查，只要施加的弱能量条件（能量密度的物质是非负的任何观察者）。虽然在$z \la 1.5$中只能使用真实的数据来区分不同的模型（例如，quintessence和k-essence），但即使存在合理的系统效应，$z=2$也可以清楚地检测到暗能量密度随时间变化的正确趋势。这将使我们能够确定暗能量是一个宇宙学常数，还是某种具有时间依赖性密度的奇异能量形式。
2001-04-03 astro-ph hep-ph
Fundamental oscillation modes of scalar bosonic dark stars
通过求解非径向微扰方程，我们在广义相对论中对非旋转玻色子星的基本$f$模频率和阻尼时间进行了详细的分析。研究了影响玻色凝聚体微观性质的两个参数，即自耦合强度和标量粒子的质量。这两个量表征玻色子星的振荡。具体来说，我们重新审视一些经验关系描述的$f$模式参数的玻色子星的质量和半径。我们发现，如果观察到基本振荡模式，则可以约束状态方程。
2019-03-25 astro-ph.HE hep-ph
Size Dependence of the Sommerfeld Enhancement for Puffy Dark Matter
Chengdu Technological University（成都工业学院）；Henan Normal University（河南师范大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Nanjing Normal University（南京师范大学）
研究蓬松暗物质湮灭中索末菲增强的尺寸效应，通过分波法揭示有限尺寸是除低速外影响增强的又一基本因素，并分析金块型暗物质的共振行为。
2026-06-29 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Simplified Spin Dependence in Dark Matter Direct Detection
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Oregon（俄勒冈大学）
本文面向暗物质直接探测实验，研究暗物质与标准模型粒子的自旋相关等相互作用，推导不同材料下响应函数的简化规律，给出各向异性手性探测器的散射率，降低相关模型计算复杂度，提供电子反冲信号分析工具包。
2025-11-13 hep-ph hep-th
Target dependence of the annual modulation in direct dark matter searches
由于地球围绕太阳公转，直接暗物质搜索的预期散射率每年都会调整。当作为反冲能量$E_\text{R}$的函数给出时，这种调制在实验之间预计会有所不同，例如由于太阳的引力聚焦效应。一个更好的变量来比较使用不同目标的实验结果是暗物质粒子必须具有的最小速度$v_\text{min}$，以将反冲能量$E_\text{R}$传递给目标核。人们普遍认为，调制表示为$v_\text{min}$的函数是共同的所有实验，无论暗物质分布。我们指出，年度调制作为$v_\text{min}$的函数，特别是在该速率是最大值和最小值的时候，可能是非常不同的，这取决于探测器材料。这将是具有不可因式分解的速度和目标材料依赖性的散射截面的指示。观测至少有两个不同目标要素的年调制对识别这种类型的截面是必要的。
2015-05-28 astro-ph.CO hep-ph
100 years of spin: fundamental physics, dark matter, exotic interactions, and all that
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Helmholtz Institute Mainz（亥姆霍兹美因茨研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI重离子研究中心有限公司）；Department of Physics, University of Michigan（密歇根大学物理系）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（瑞士保罗谢勒研究所中子与μ子科学中心）；Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）；Department of Physics, Indiana University（印第安纳大学物理系）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）
文章回顾了自量子力学以来百年间自旋在基础物理中的作用，探讨了自旋在检验CP和CPT对称性中的重要性，以及寻找可能揭示暗物质性质的奇异自旋依赖相互作用。
2026-03-31 hep-ph quant-ph
Prospects for detecting new dark physics with the next generation of atomic clocks
Imperial College London（帝国理工学院）；Oxford University（牛津大学）
本研究探讨下一代原子钟探测粒子质量比时空变化的潜力，通过分析现有数据和建模未来钟对灵敏度，给出对违反弱等效原理的基础物理理论的严格约束预测，并开发了相应的预测工具。
2025-04-09 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Searching for Scalar Dark Matter in Atoms and Astrophysical Phenomena: Variation of Fundamental Constants
我们建议通过标量暗物质对电磁精细结构常数和粒子质量的影响来寻找标量暗物质。形成振荡经典场的标量暗物质产生“缓慢”的线性时间漂移和基本常数的振荡变化，而形成拓扑缺陷的标量暗物质产生自然常数的瞬态时间变化。这些变化可以用原子钟、激光干涉仪和脉冲星定时测量来寻找。原子光谱学和大爆炸核合成测量已经给出了标量暗物质与光子、电子和轻夸克的二次相互作用参数的改进边界，最高可达15个数量级，而大爆炸核合成测量首次提供了标量暗物质与大质量矢量玻色子的相互作用参数的约束。
2015-11-12 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Fundamental Particle Structure in the Cosmological Dark Matter
宇宙中的非重子暗物质被认为是由新的稳定形式的物质组成的。它们的稳定性反映了微观世界的对称性及其对称性破缺的机制。宇宙学暗物质的候选粒子是最轻的粒子，具有新的守恒量子数。暗物质粒子可能代表非相互作用粒子的理想气体。自相互作用的暗物质与普通物质弱耦合或超弱耦合也是可能的，反映了粒子理论隐藏部分的粒子对称性的非平凡模式。在早期宇宙中，粒子对称性破缺的结构引起宇宙学相变，由此可以产生宏观宇宙学缺陷或原始非线性结构。原初黑洞不仅是暗物质的候选者，而且是宇宙早期超高能物理的普遍探测器。蒸发的PBH变成了甚至超弱相互作用粒子的来源，而大质量PBH云可以作为星系形成的非线性种子。这三个已知族的对称性破缺可能在水平统一模型的独特框架下同时解决中微子质量和强CP破坏问题。新的稳定带电轻子和夸克的存在是可能的，它们隐藏在难以捉摸的“暗原子”中。这种可能性受到轻元素异常同位素的限制，在预测稳定双电荷粒子的情况下并不排除。在这些场景中，过量的-2带电粒子与原始氦结合在O-氦“原子”中，保持了暗物质特定的核相互作用形式，这可能为直接寻找暗物质的难题提供一个有趣的解决方案。（节略）
2013-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Dark Matter Inverse Problem: Extracting Particle Physics from Scattering Events
在暗物质的直接探测中，主要的观测对象是散射事件的光谱。我们模拟了多个正直接检测信号（在锗、氙和氩靶上），以探索可以提取基础粒子物理（表现在介导散射的算符的动量依赖性中）的程度。考虑到实现（泊松）噪声，一个单一的目标核与300个事件有有限的权力，以区分运营商的动量依赖性不同的q^ \pm 2的广泛的暗物质质量从10 GeV到1 TeV。在包含多个目标（或单个目标上的多个事件的因子）的情况下，具有不同动量依赖性的算子的区分在95%C.L.处变得非常强。质量在50 GeV及以上的暗物质候选者。另一方面，操作员的歧视仍然穷人为10 GeV的候选人，直到多个实验每个收集1000或更多的事件。
2012-05-07 hep-ph
Models of Accidental Dark Matter with a Fundamental Scalar
本文在 SU(5) 大统一框架下引入标量单态构建偶然暗物质模型，通过打破多余偶然对称性扩大可行模型集合，并揭示具有非零重子数、轻子数及费米子-标量复合混合态等新现象。
2024-08-09 hep-ph
Manifestations of dark matter and variations of fundamental constants in atoms and astrophysical phenomena
我们提出了一个概述的光玻色暗物质，包括轴子，赝标类轴子和标量暗物质，形成一个相干振荡的经典场或拓扑缺陷（孤子）的检测的最新进展。我们强调新的高精度的实验室和天体物理测量，其中所寻求的影响是线性的基础之间的相互作用强度的暗物质和普通物质，在传统的探测方案相比，暗物质，其中的影响是二次或更高阶的基础相互作用参数，是非常小的。新的地面实验包括用原子钟、光谱学、原子和固态磁力测量、扭摆、超冷中子和激光干涉测量进行测量。新的天体物理观测包括脉冲星定时、宇宙辐射透镜、大爆炸核合成和宇宙微波背景测量。我们还讨论了各种最近提出的机制，诱导缓慢的漂移，振荡变化和瞬态的时间变化的基本常数的性质由暗物质，这提供了一个更自然的方式产生宇宙学的演变的基本常数相比，传统的暗能量型理论，它调用（近）无质量的基础领域。因此，测量基本常数的变化为我们寻找暗物质提供了一种新的工具。
2015-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dependence of accessible dark matter annihilation cross-sections on the density profiles of dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array
矮球状星系是伽玛射线搜寻暗物质的绝佳目标。我们考虑用切伦科夫望远镜阵列（CTA）在矮球状星系（dSphs）中搜索暗物质。这项工作的目的是揭示一个定量和精确的依赖性的可访问的暗物质湮灭截面上的暗物质密度分布的dSphs和对他们的距离。在大多数数据分析中，研究人员假设dSphs的信号是点状的，因为用目前的伽马射线观测站很难分辨出预期的发射轮廓。然而，在未来，CTA将能够解决dSphs中的峰值发射曲线。我们以天龙座dSph的几种暗物质密度剖面变化为例，分析了CTA模拟观测的结果。我们推导出每个暗物质密度分布的暗物质湮灭截面的可达区域。湮灭横截面的可及区域在合理的分布中可以相差10倍。我们还研究了依赖于目标dSphs的距离，假设相同的配置文件的dSphs在不同的距离。更近的目标是更好的，由于更高的J因子，而它们的空间扩展显着降低了我们达到湮灭截面相比，从一个简单的距离缩放的J因子的预期值。源的空间延伸以依赖于能量的方式影响可能的参数区域。在某些伽马射线能量范围内，这种行为变得适度地依赖于观测设施的性质。
2019-05-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Varying fundamental constants and dark energy in the ESPRESSO era
最近宇宙加速的观测证据表明，宇宙学和粒子物理学的规范理论是不完整的，新的物理学就在那里，等待着被发现。天体物理设施的一项紧迫任务是寻找、识别并最终描述这种新物理。我提出了最近的事态发展，在测试的稳定性的性质的基本常数，以及它们的影响，物理范式超越标准模型。具体来说，我讨论了新的观测约束在低红移和在BBN时代，并强调其不同的影响典型的quintessence型模型和非典型的弦理论启发的模型。最后，我还提出了新的预测，现实的模拟数据的基础上，预期从ELT-HIRES的这些约束的灵敏度的增益，其本身和结合欧几里得。
2021-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Vector Dark Matter in the Fundamental Representation of $SU(2)_{L}$: Sommerfeld Enhancement and Indirect Detection
Universidad Técnica Federico Santa María（弗雷德里科·圣塔马利亚技术大学）；Millennium Institute for Subatomic Physics at High Energy Frontier – SAPHIR（高能前沿亚原子物理千年研究所 - SAPHIR）；Centro Científico-Tecnológico de Valparaíso, Universidad Técnica Federico Santa María（瓦尔帕莱索科学技术中心，弗雷德里科·圣塔马利亚技术大学）
研究标准模型扩展中含$SU(2)_L$基本表示新大质量矢量场的暗物质，计算其湮灭截面与伽马射线通量，用当前观测约束参数空间，发现特定质量范围有共振，部分参数空间未来可由CTA探测。
2026-07-29 hep-ph
Spin Dependence of Dark Matter Scattering
通过自旋相关散射发现弱相互作用暗物质（DM）粒子的新实验可以区分电弱对称性破缺的模型。自旋相关与自旋无关的DM散射截面的平面是一个强大的模型诊断。我们详细的mSUGRA，单重扩展SM和MSSM，一个新的狄拉克中微子，最小希格斯与T-宇称（LHT）和最小通用额外尺寸（mUED）模型的代表性预测。在这些模型中，nMSSM具有最大的自旋相关（SD）截面。它有一个非常轻的中性伴子，这将产生较低能量的核反冲。mSUGRA，mUED和右手中微子的焦点区域也预测了一个非常大的SD截面，并预测了在冰立方实验中来自太阳中暗物质湮灭的高能中微子的大信号。我们还描述了一个模型独立的治疗不同的内在自旋的DM粒子的散射。
2008-06-11 astro-ph hep-ex hep-ph
Probing the Evolution of the Dark Energy Density with Future Supernova Surveys
暗能量密度的时间依赖性可能是宇宙中暗能量性质的重要线索。我们表明，未来的超新星数据从专用望远镜（如SNAP），当与附近的超新星的数据相结合，可以用来确定如何暗能量密度$ρ_X(z)$取决于红移，如果$ρ_X(z)$不是太接近一个常数。为了定量比较，我们对一些暗能量模型进行了广泛的研究。基于这些模型，我们模拟了数据集，以表明我们确实可以重建暗能量密度的时间依赖性的正确符号，在以$1+w_0 = -w_1 z_{max}/3$为中心的简并区域之外（其中$z_{max}$是调查的最大红移，例如，SNAP的$z_{max}=1.7$）。我们强调，在相同的数据下，人们可以直接获得更多关于暗能量密度的信息（以及它的时间依赖性），而不是关于它的状态方程。
2004-02-03 astro-ph hep-ph
Velocity Dependent Dark Matter Interactions in Single-Electron Resolution Semiconductor Detectors with Directional Sensitivity
我们研究了暗物质与普通物质相互作用的速度和反冲动量依赖性。特别是我们专注于单电子分辨率的半导体探测器，它允许亚GeV的暗物质质量的实验评估。我们发现，在一个特定的质量范围内，取决于探测器材料，暗物质相互作用的结果，在一个信号的特点是每天调制。此外，我们发现这种调制的详细结构是敏感的速度和动量依赖的暗物质相互作用。我们确定了这些影响的患病率的最佳质量范围。
2019-03-20 hep-ph physics.ins-det
Tests of Fundamental Quantum Mechanics and Dark Interactions with Low Energy Neutrons -- Extended Version
在已知的粒子中，中子占有特殊的地位，因为它提供了对所有四种基本力和广泛的假设相互作用的实验途径。尽管不稳定，但自由中子的寿命足够长，可以在干涉、光谱和散射实验中用作探测低能尺度的测试粒子。正如在20世纪70年代已经认识到的那样，量子力学的基本概念可以在中子干涉测量中使用硅完美单晶进行测试。除了允许测试不确定性关系，贝尔不等式和类似的，中子提供了机会，观察引力和假设的黑暗力量对扩展的物质波函数的影响。鉴于最近发现我们对宇宙学的理解存在不一致性，以及量子力学和广义相对论之间的不相容性，这样的检验变得越来越重要。因此，低能中子实验是探索基础物理学不可或缺的工具，也是对撞机的补充方法。在这篇综述中，我们讨论了历史和实验方法在这个低能量的物理学前沿，并收集量子力学关系和暗能量相互作用的界限和限制。
2022-02-01 hep-ph quant-ph
Spin-dependence of Gravity-mediated Dark Matter in Warped Extra-Dimensions
本文研究了在额外维Randall-Sundrum情形下与标准模型引力相互作用的暗物质粒子的自旋依赖性。我们假设暗物质和标准模型都被限制在TeV（电子-红）膜中，并且只通过引力介质，即卡鲁扎-克莱因引力子和Radion相互作用。我们分析了不同的DM湮灭通道，发现在自旋为0、1/2和1的DM粒子的冻结机制内，有可能实现目前观测到的暗物质$Ω_{\rm DM}$的遗迹丰度。我们研究了该区域的模型参数空间的$Ω_{\rm DM}$实现，并比较它与不同的实验和理论界。我们还考虑了唯象学中的辐射子的影响。我们发现，DM粒子质量$m_{\rm DM} \in [1,15]$ TeV，大部分的参数空间被排除在当前的约束或将被排除在LHC运行III或LHC升级，HL-LHC。放射子的存在不会显著改变非排除区域。对于标量和矢量玻色子暗物质，DM质量为$m_{\rm } \in [4,15]$ TeV和$m_{G_1} < 10$ TeV的观测到的DM遗迹丰度仍然可以实现。另一方面，对于自旋为1/2的费米子暗物质，只有一个很小的区域具有$m_{\rm DM } \in [4, 15]$ TeV，$m_{G_1} \in [5,10]$ TeV和$Λ> m_{G_1}$与理论和实验边界一致。
2021-03-11 astro-ph.HE hep-ph
On the Time Dependence of Fundamental Constants
本文讨论了最近的类星体光谱测量结果是如何被第七届会议（hep-th/0207195）提出的弦论的非微扰解所预言的。
2002-11-13 astro-ph hep-ph hep-th
Hunting for topological dark matter with atomic clocks
迄今为止，原子钟在宇宙学上的应用仅限于研究基本常数在时间上的一致漂移。本文指出，由轻的非标准模型场构成的、具有大空间范围的暗物质天体，可以引起基本常数随时间的瞬变。这种类型的暗物质的稳定性可以由拓扑原因决定。我们指出，相关网络的原子钟，其中一些已经存在，可以被用来作为一个强大的工具来寻找拓扑缺陷的暗物质，从而提供了另一个重要的基础物理应用不断提高的准确性的原子钟。在遇到拓扑缺陷时，当它扫过网络时，最初同步的时钟将变得不同步。在空间上分离的时钟之间的时间差异预计将表现出不同的签名，编码缺陷的空间结构和它的相互作用强度与标准模型字段。
2014-12-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
XENON10/100 dark matter constraints in comparison with CoGeNT and DAMA: examining the Leff dependence
我们认为DAMA/LIBRA，CoGeNT，XENON 10和XENON 100的自旋无关（SI）的暗物质弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的结果的兼容性，特别是在低质量（~ 10 GeV），假设一个标准的暗物质晕。氙边界取决于闪烁效率因子Leff，其中存在相当大的不确定性。因此，我们考虑各种外推的Leff在低能量。与Leff测量，我们认为，XENON 100的结果被发现是不敏感的低能量外推。我们发现最强的边界是从XENON 10，而不是XENON 100，由于较低的能量阈值。对于合理选择的Leff和SI弹性散射的情况下，氙10是不兼容的DAMA/LIBRA 3 $σ$区域，并严重限制了7-12 GeV的WIMP质量区的利益CoGeNT合作公布。
2010-07-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Can dark matter induce cosmological evolution of the fundamental constants of Nature?
我们证明，大规模的领域，如暗物质，可以直接产生一个宇宙学的演化的基本常数的性质。我们表明，标量或赝标量（类轴子）暗物质场$ϕ$，形成一个相干振荡的经典场，并通过二次耦合在$ϕ$与标准模型粒子相互作用，产生“慢”宇宙学演化和振荡变化的基本常数。我们从大爆炸核合成过程中产生的原始$^4$ He丰度的测量和最近的原子镝光谱测量中得出$ϕ$与光子、电子和光夸克的二次相互作用的极限。这些限制比现有限制提高了15个数量级。我们还推导出限制以前不受约束的线性和二次相互作用的$ϕ$与大量的矢量玻色子从原始的$^4$他丰度的测量。
2015-11-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Fundamental statistical limitations of future dark matter direct detection experiments
我们讨论了未来吨级暗物质直接探测实验不可减少的统计限制。我们特别关注置信区间的覆盖范围，它量化了用于重建暗物质参数的统计方法的可靠性，以及重建参数的偏差。我们在即将到来的吨级实验范围内研究了36个基准暗物质模型。我们发现，近似的置信区间从配置文件的似然分析完全覆盖或覆盖的WIMP参数的真实值，因此是保守的。我们评估数据中不可避免的统计波动可能导致暗物质参数的有偏重建或重建参数值的大不确定性的概率。我们表明，这种概率可以是令人惊讶的大，即使是基准模型导致一个大的事件率为一百计数。我们发现，从两个不同的目标相结合的数据集导致改善的覆盖性能，以及大幅减少统计偏差和不确定性的暗物质参数。
2012-02-11 astro-ph.CO hep-ph physics.data-an
Constraining Dark Matter Microphysics with the Annihilation Signal from Subhalos
在冷暗物质的情况下，银河系的暗物质晕中充满了大量较小的次晕。先前的工作已经表明，暗晕中的暗物质湮灭可以在伽马射线光子计数概率分布函数（PDF）中产生独特的非泊松信号。在这里，我们表明，伽马射线PDF还携带有关的速度依赖的暗物质湮灭截面的信息。在计算了假设$s$波和Sommerdom增强湮灭的PDF后，我们进行了模拟数据分析，以说明当前和未来的观测如何约束暗物质湮灭的微观物理。我们发现，与目前的费米数据，并假设暗物质湮灭截面大致在当前的界限从湮灭矮球状星系的极限，人们可以潜在地区分非泊松波动预期从暗物质湮灭在subhalos从泊松源，以及从暗物质模型与一个不正确的速度依赖。我们将探讨这些结果对天体物理背景建模的假设有多强。我们还指出了一个四参数的退化之间的速度依赖性的暗物质湮灭，最小晕质量，幂律指数的晕质量函数，和归一化的暗物质信号。这种简并性可以通过N体模拟或观测对次晕质量函数的约束来打破。
2022-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Fundamental Physics from the Sky: Cosmic Rays, Gamma Rays and the Hunt for Dark Matter
我们能从天文学和天体粒子数据中了解新物理学吗？理解这是如何可能的是解开宇宙学和粒子物理学界面上最紧迫的谜团之一的关键：暗物质的基本性质。我将讨论最近在宇宙射线电子-正电子数据和伽马射线观测中的一些令人困惑的发现，这些发现可能与暗物质有关。我认为，最近的宇宙射线数据，特别是来自帕梅拉和费米卫星的数据，表明银河系中以前无法解释的强大来源注入了高能电子和正电子。有趣的是，这种新的源类可能与新的基本粒子物理学有关，特别是与星系暗物质的成对湮灭或衰变有关。这种令人兴奋的情况直接受到费米伽马射线观测的限制，这也告诉我们天体物理源对应物也可能是高能电子-正电子过剩的原因。对银河系中心区域伽马射线发射的观测以及对130 GeV左右伽马射线线的断言最近也引发了广泛的兴趣：我将讨论我们是否真的观测到了来自暗物质湮灭的信号，如何检验这一假设，以及哪些天体物理机制构成了相关的背景。
2012-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Nuclear Double Beta Decay, Fundamental Particle Physics, Hot Dark Matter, And Dark Energy
核双β衰变是一种极其罕见的放射性衰变过程，它是标准模型之外粒子物理学研究中最令人兴奋的方法之一。在过去的二十年里，在寻找无中微子双β衰变的实验灵敏度方面取得了很大的进展--主要是基于在“活性源实验”中使用大量的浓缩源材料--导致了对自然界中发生这种过程的观察（在6.4 σ水平上），具有对于核衰变过程所观察到的最大半衰期（2.2 x 10^{25} y）。这对粒子物理学有着根本性的影响-轻子数的违反，中微子的马约拉纳性质。这些结果与核基质元素（NME）* 的任何信息无关。它进一步导致了超对称理论、超中微子质量、右手W玻色子质量、超重中微子质量、复合性、轻夸克、洛伦兹不变性的破坏和中微子区的等效原理等方面的严格限制。轻中微子的质量是简并的，至少为0.22 ± 0.02 eV。这将中微子作为热暗物质的贡献固定在总观测到的暗物质的>=4.7%。中微子质量的测定也可能解决暗能量之谜。* （简要讨论了NME对0 nubb衰变的重要性。）
2010-07-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Scale-dependence in $Λ$CDM parameters inferred from the CMB: a possible sign of Early Dark Energy
本文发现若真实宇宙由早期暗能量模型描述，用ΛCDM模型拟合CMB功率谱会导致参数随尺度变化，并通过CMB-S4模拟数据分析证实了显著参数偏移，为探测早期暗能量提供了新途径。
2025-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prior dependence of cosmological constraints on dark matter-radiation interactions
本文研究了由宇宙微波背景（CMB）各向异性测量得到的暗物质-光子和暗物质-中微子弹性散射截面在单边约束条件下的先验依赖性问题。测试特别是线性平坦，杰弗里斯，和对数平坦先验，我们发现，前两个产量上限的横截面是相互一致的20%以内。相反，在对数平坦先验假设下推导出的边界对先验下界的选择非常敏感。事实上，调查最近的文献中，我们发现，这种病理的对数先验导致出版的限制，是一个数量级的人为更严格的比他们应该客观。我们从普朗克CMB任务的2015年数据中修订的“目标”约束对当今散射截面的约束分别是$σ_{\rm DM-γ} < 1.72 \times 10^{-6} \, σ_{\rm T} \, (m_{\rm DM}/{\rm GeV})$和$σ_{\rm DM-γ} < 2.74 \times 10^{-15} \, σ_{\rm T} \, (m_{\rm DM}/{\rm GeV})$，用于暗物质-光子相互作用，分别标度为$a^0$和$a^{-2}$，其中$a$是标度因子，$σ_{\rm T}$是总汤姆逊散射截面。它们的暗物质-中微子对应物读作$σ_{\rm DM-ν} < 2.14 \times 10^{-6} \, σ_{\rm T} \, (m_{\rm DM}/{\rm GeV})$和$σ_{\rm DM-ν}< 2.46 \times 10^{-15} \, σ_{\rm T…
2019-05-14 astro-ph.CO hep-ph
Search for dark matter particle production at the LHC
本文回顾暗物质产生模型，概述LHC上搜寻暗物质产生过程的实验，并展望未来探测机遇。
2024-09-28 hep-ex hep-ph
What it takes to measure a fundamental difference between dark matter and baryons: the halo velocity anisotropy
许多正在进行的实验旨在直接通过WIMP-核子相互作用探测来自星系晕的WIMP暗物质粒子。一旦建立了这样的探测，就需要确认信号的银河起源。这需要方向敏感的探测器。我们表明，这样的探测器可以测量速度各向异性β的星系晕。宇宙学N体模拟预测暗物质的各向异性不为零，β值约为0.2。重子物质的β =0，因此检测到非零的β将是暗物质和重子物质之间根本区别的有力证据。我们估计各种探测器配置使用蒙特卡罗方法的灵敏度，我们发现，最强的信号是在相对较少的高反冲能量事件。如果要测量β的精确度达到0.03，则需要探测到10^4个以上的WIMP事件，其中核反冲能量大于100 keV，WIMP质量为100 GeV，目标为32 S。这个数字对应于所有能量下的~10^6个事件。我们讨论了输入参数的变化，我们表明，我们的方法是强大的背景的存在下，并讨论了可能提高灵敏度的能量敏感探测器。
2007-06-11 astro-ph hep-ph
Impact of the matter density uncertainty on the dark energy reconstruction
本文研究了分数物质密度不确定性对重建暗能量状态方程的影响。我们认为这两个标准的重建方法，基于动力学效应，暗能量对宇宙的膨胀，以及非标准的方法，其中的暗能量状态方程的红移的演变推断通过基本耦合的变化，如精细结构常数，$α$，或质子与电子的质量比，$μ$。我们表明，在暗能量重建使用不同的耦合的物质密度的不确定性的负面影响可能是非常小的标准重建方法相比。我们还简要讨论了在成功使用不同的耦合来探测暗能量的本质之前需要回答的其他基本问题。
2009-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Beyond Collisionless Dark Matter: Particle Physics Dynamics for Dark Matter Halo Structure
从矮星系到星系团，暗物质（DM）的自相互作用对结构的形成和演化有着重要的意义。我们研究了自相互作用DM通过光介体的动力学，侧重于量子共振制度的散射截面具有非平凡的速度依赖性。虽然有长期存在的迹象表明，在宇宙中的小尺度结构的观测不符合碰撞DM的预测，DM自相互作用的理论研究和模拟集中在参数制度与简单的散射截面的解析解，与常数或经典的速度（和没有角）的依赖。我们设计了一种方法，使我们能够更广泛地探索自散射的速度和角度依赖性，在强耦合共振和经典制度，其中许多部分模式是必要的实现的结果。我们映射出整个参数空间DM自我相互作用-和结构观测的影响-作为耦合和DM和介质质量的函数。我们推导出一个新的解析公式来描述共振s波散射。最后，我们表明，DM自相互作用可以通过间接检测实验DM湮灭索末菲增强的观察。
2013-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Fundamental fields around compact objects: Massive spin-2 fields, Superradiant instabilities and Stars with dark matter cores
任意自旋的基本玻色子场是由标准模型和广义相对论的一般扩展所预言的，并且是解释宇宙暗成分的良好动机的候选者。寻找它们存在的最有希望的渠道之一是通过它们与紧凑物体的引力相互作用。在这篇论文中，我研究了玻色子场可能影响黑洞和中子星的动力学和结构的几种机制。论文的第一部分致力于研究球对称黑洞时空中的大质量自旋2场。大质量自旋2场可以在大质量引力理论中一致地描述，这使得有可能对这些场在弯曲时空中的传播进行系统的研究。特别是，我表明，由于存在额外的自由度，在这些理论中，黑洞解的结构是丰富的比在广义相对论。在论文的第二部分，我详细讨论了黑洞物理背景下的超辐射不稳定性。我表明，几种机制，如大规模玻色子场和磁场，可以把旋转黑洞不稳定的超辐射模式，这对天体物理学和物理学超越标准模型具有重要意义。在论文的最后一部分，我研究了玻色暗物质凝聚体与致密恒星的引力相互作用。特别是，我表明，由一个完美的流体和玻色子凝聚体形成的稳定的恒星配置存在，并可以描述暗物质吸积到恒星的后期阶段，在暗物质丰富的环境。
2016-07-18 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Bounds on Cosmic Ray-Boosted Dark Matter in Simplified Models and its Corresponding Neutrino-Floor
我们研究宇宙射线上散射的暗物质在简化模型，包括光介质的直接检测范围。我们发现，在散射截面的能量依赖性是显着的，并产生更强的边界比以前发现的（假设恒定的截面）在低DM质量的许多数量级。最后，我们计算的“中微子地板”，将限制未来的直接探测宇宙射线向上散射的暗物质的搜索。虽然我们专注于矢量相互作用的说明，我们强调，能量依赖性是至关重要的，在确定准确的界限任何粒子物理模型的暗物质-CR相互作用的实验数据在这种情况下。
2019-07-30 astro-ph.CO hep-ph
Enhanced effects of variation of the fundamental constants in laser interferometers and application to dark matter detection
我们概述了新的激光干涉仪测量，以寻找电磁精细结构常数$α$和粒子质量（包括非零光子质量）的变化。我们提出了一个锶光晶格时钟-硅单晶腔干涉仪作为一种新的小规模的平台，这些新的测量。光束在干涉仪中的多次通过增强了由于基本常数的平均通过次数的变化而引起的效应（$N_{\textrm{eff}} \sim 10^2$用于大型引力波探测器，如LIGO、Virgo、GEO 600或TAMA 300，而$N_{\textrm{eff}} \sim 10^5$用于锶钟-硅腔干涉仪）。我们提出的激光干涉仪测量可以实现作为一个非常精确的工具，在标量暗物质，形成一个振荡的经典场或拓扑缺陷的直接检测。
2016-06-25 hep-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Axionic dark matter signatures in various halo models
在目前的工作中，我们研究可能的时间签名轴子暗物质搜索采用谐振腔的各种晕模型。我们特别研究的时间依赖性的共振宽度（调制）和可能的不对称性定向实验。
2016-01-19 astro-ph.GA hep-ph
Search for fast-oscillating fundamental constants with space missions
针对太阳系内实际暗物质密度未知、引力中心附近可能存在暗物质晕增强的问题，本研究探究太阳系天体的暗物质晕参数，并提出利用搭载量子传感器等仪器的航天器任务，探测基本常数快速振荡以搜寻暗物质晕的方案。
2024-08-19 hep-ph hep-th physics.atom-ph
