Making the Universe at 20 MeV
我们提出了一个既不违反重子数也不违反轻子数的低尺度重子生成和暗物质产生的可检验机制。带电的$D$介子在几十兆电子伏的温度下产生。$D$介子很快经历CP破坏衰变为带电π介子，然后衰变为暗扇区轻子，而不破坏轻子数。为了将轻子的不对称性转移到重子的不对称性，暗轻子会分散到另外的暗扇形态上，这些暗扇形态的电荷都在轻子和重子数之下。有趣的是，这种转移过程中没有电弱sphaleron，这是不再活跃在如此低的尺度。我们提出了两个示例模型，可以实现这种转移，同时保持与当前限制一致。在带电$D$介子衰变中所需的CP破坏量，虽然目前是允许的，但将由对撞机探测。此外，PIENU和PSI实验已经限制了带电π介子到暗扇区轻子的相关衰变，并将在即将进行的实验中进一步探索。
2021-02-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dilatonic Dark Matter
我们研究的可能性，光子发挥的作用，宇宙的暗物质。我们发现，暗子是宇宙的暗物质的条件强烈限制其质量约为0.5 keV或270 MeV。对于其他的质量范围，介子要么欠封闭宇宙，要么过封闭宇宙。0.5 keV电子的自由流距离约为1.4 Mpc，是暖暗物质的最佳候选者，而270 MeV电子的自由流距离约为7.4 Mpc，是冷暗物质.我们讨论了在实验上探测光子的可能途径。
1998-10-16 hep-ph
A Thermal Neutrino Portal to Sub-MeV Dark Matter
在核合成和复合时，比MeV轻的热遗迹对宇宙的能量密度有贡献。对额外辐射自由度的约束通常甚至排除了这种最简单的暗扇区。我们探讨了亚MeV暗区在中微子-光子退耦后与标准模型达到平衡的可能性，这大大削弱了这些约束，并在中微子质量产生的背景下通过轻子数的自发破缺自然产生。获得足够的暗物质丰度，通过引力、物质辐射等同性和中微子质量标度$(m_\text{Pl} / T^\text{MRE})^{1/4} \, m_ν\sim \text{MeV}$的重合，独立地激发了这些模型中的MeV标度。这类设想将通过未来对宇宙微波背景和宇宙物质结构的测量进行决定性的检验。虽然暗区主要与标准模型中微子相互作用，但原则上与核子的大耦合是可能的，从而导致在拟议的低阈值直接检测实验中可观察到的信号。
2018-07-11 astro-ph.CO hep-ph
When did vacuum energy of the Universe become cosmological constant?
研究了宇宙中的夸克-胶子相变，相变后真空（暗）能量硬化并成为宇宙学常数。在此之前，宇宙的真空成分在相变期间通过跳跃而变化，因为量子场的真空凝聚在其正密度能量中具有负贡献。这个宇宙生命的精华时期发生在我们的宇宙失去高度对称性的第一秒的前半部分。利用泽尔多维奇公式计算了真空能的现代值。结果表明，当宇宙温度为T~150MeV时，确实存在以赝戈德斯通玻色子为特征的量子色动力学真空。因此，暗能量是真空能量的可能性很大。
2007-12-29 hep-ph
Dark Matter, Parallel Universe and Multiple Higgs Signals at the ILC
暗物质的存在现在已经通过几个间接实验得到了很好的证实。也有人提出了几种暗物质的候选者。然而，暗物质可能就像我们在一个平行宇宙中的普通物质一样，两个宇宙都由它们自己的非阿贝尔规范对称性描述，禁止任何动力学混合。然而，四次希格斯相互作用涉及两个宇宙之间的希格斯场是允许的对称性的模型。随后的混合之间的两个最轻的标准模型，如希格斯玻色子引起了有趣的签名在拟议的国际电子-正电子对撞机（ILC），特别是在情况下，当两个幸存的轻希格斯玻色子之间的质量分裂很小（$\sim$ 100 MeV），使他们不能解决在大型强子对撞机。
2014-10-27 hep-ph
Study on $ν_μ$, $ν_τ$ Decays and CP-Non Invariance at Early Epoch of the Universe
我们研究了宇宙早期的$ν_μ$和$ν_τ$衰变。如果是$m_{ν_τ}>2m_e$，则在$ν_τ\rightarrow e^++e^-+ν_e$和$\barν_τ \rightarrow e^++e^-+\barν_e$之间将存在CP不对称。得到的CP非不变性是温度和密度的函数，并且对于合理的温度范围可以达到$10^{-7}$，但是注意到，如果$m_{ν_τ}>2m_μ\sim 200$ MeV，则CP非不变性可以大得多。
1996-05-21 hep-ph
Prospects for Heavy Neutral Lepton Searches at Short and Medium Baseline Reactor Experiments
本文探讨了在短基线和中等基线反应堆中微子实验中搜索 MeV 质量范围重中微子的机会，指出以 SoLid、JUNO 和 TAO 为例的实验能对 2-9 MeV 质量范围内的轻电子中微子与重中微子混合给出当前最强上限。
2024-12-23 hep-ph
Elementary Particles and Plasma in the First Hour of the Early Universe
本文利用基本粒子性质、动力学理论与统计物理，研究早期宇宙从夸克-胶子等离子体经中微子退耦到正负电子等离子体阶段的原始组分演化。
2024-01-17 astro-ph.CO hep-ph
Are small neutrino masses unveiling the missing mass problem of the Universe?
我们提出了一个非常简单的关系连接暗物质属性和中微子质量自然出现的情况。这个框架指向一个低能量理论，其中中微子质量起源于MeV质量范围内的轻标量暗物质粒子的存在。这种情况的一个非常令人惊讶的方面是，所需的MeV暗物质是解释银河系中心神秘发射511 keV光子的最佳候选人之一。对这些发现的一种可能的解释是，暗物质是超越标准模型的理论的垫脚石，而不是一个令人尴尬的遗迹，任何成功的模型构建都必须考虑到它的能量密度。
2007-01-03 astro-ph hep-ph
A solution to the baryon and dark-matter coincidence puzzle in a $\tilde{N}$ dominated early universe
如果一个右手中微子的玻色子伙伴在它衰变之前就充分支配了早期宇宙，那么现在宇宙中的重要成分就与右手中微子扇区的物理学有关。特别是，我们发现，重子的暗物质密度的比例只给出了低能量参数，如中微子质量和引力子质量，如果再加热温度的膨胀是远远高于$10^{12}$ GeV。在这里，引力子被认为是最轻的超对称粒子和暗物质的主要成分。观测到的比率$Ω_{B}/Ω_{DM} \simeq 0.21\pm 0.04$表明，如果CP破坏相的数量级为1，引力子的质量将在$\cal O$（10）MeV的范围内。
2004-04-16 hep-ph
Self-consistent evolution of magnetic fields and chiral asymmetry in the early Universe
我们表明，在原始等离子体中的磁场的演变，充满了标准模型粒子，在温度T > 10兆电子伏的强烈影响的量子手征异常-以前被忽略的效果。虽然平衡左右手征电子的反应在T < 80 TeV时处于深度热平衡，但在强磁场的存在下，这些粒子之间的不对称性会发展。这导致了磁螺旋度从较短尺度向较长尺度的转移。这也导致了轻子不对称性的有效产生，它可能在等离子体中存活到T ~ 10 MeV的温度，这可能强烈影响早期宇宙中的许多过程。虽然我们报告我们的结果的标准模型，他们很可能发挥重要作用，也在其扩展。
2011-12-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Finite temperature effects on the neutrino decoupling in the early Universe
研究了早期宇宙中中微子退耦温度的主导有限温度效应。我们已纳入修改的色散关系和相空间分布由于粒子的存在下，在热浴中的温度在兆电子伏左右。由于宇宙的膨胀率和中微子的相互作用率都因有限的温度效应而降低，因此有必要尽可能精确地计算热修正，以便找到中微子去耦温度的净效应。我们用有限温度场论作了这样的计算。它已被证明，有限的温度效应增加中微子去耦温度的4.4%，最大的贡献来自相空间的修改，由于热浴。
1997-02-13 hep-ph
Dilatonic Dark Matter and Unified Cosmology -- a New Paradigm --
我们研究了存在于所有现有统一场论中的基本标量场--光子--扮演宇宙暗物质角色的可能性。我们发现，暗子成为暗物质的条件强烈地限制了它的质量在0.5 keV或270 MeV左右。对于其他的质量范围，介子要么欠封闭宇宙，要么过封闭宇宙。0.5 keV电子的自由流距离约为1.4 Mpc，是暖暗物质的最佳候选者，而270 MeV电子的自由流距离约为7.4 Mpc，是冷暗物质.我们讨论了在实验上探测光子的可能途径
1998-10-15 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
What is the lowest possible reheating temperature?
我们研究的模型中，宇宙退出重新加热的温度在兆电子伏制度。结合轻元素丰度测量、宇宙微波背景和大尺度结构数据，我们找到了95% C. L时T_RH > 4 MeV的再加热温度的一个相当可靠的下限。然而，如果衰变重新加热宇宙的重粒子具有直接衰变为中微子的模式，则在参数空间中留下一些小岛，其中允许低至1 MeV的重新加热温度。导出的再加热温度的下限也导致非常严格的界限模型与$n$大额外的尺寸。当n=2时，紧化标度的界限是M > 2000 TeV，当n=3时，它是100 TeV。这些是目前此类模型上最强的可用边界。
2004-03-11 astro-ph hep-ph
Massive sterile neutrinos in the early universe: From thermal decoupling to cosmological constraints
我们考虑相对较重的中微子$ν_H$，主要是对无菌状态$ν_s$的贡献，其质量在10 MeV $\lesssim m_s \lesssim m_π \sim 135$ MeV范围内，这是在早期宇宙中涉及活跃中微子的碰撞过程中热产生的，并在QCD相变后冻结。如果这些中微子在主动中微子去耦后衰变，它们会产生额外的中微子辐射，但也有助于熵产生。因此，它们改变了中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数的值，例如通过宇宙微波背景（CMB）测量的，以及影响原始核合成（BBN），特别是${}^4$ He的产生。我们提供了一个详细的说明有关玻尔兹曼方程的解决方案。我们还确定了当前普朗克卫星数据所允许的参数空间，并预测了未来第4阶段地基CMB观测所探测的参数空间，预计将匹配或超过BBN灵敏度。
2021-07-31 astro-ph.CO hep-ph
Secluded Dark Sector and Muon $(g-2)$ in the Light of Fast Expanding Universe
大爆炸核合成（BBN）之前的信息的缺乏使我们能够假设存在一个新的物种$ϕ$，其能量密度红移为$a^{-(4+n)}$，其中$n>0$和$a$是比例因子。这种非标准的宇宙学设置促进了一个更大的门户耦合$(ε)$之间的黑暗和可见部门，即使这两个部门是不是在热平衡。在这里，我们考虑了标准模型（SM）的$U(1)_{L_μ-L_τ}\otimes U(1)_X$规范扩展，并研究了热解耦暗扇区的宇宙学演化的不同阶段，如泄漏，冻结，再湮灭，以及在快速膨胀的存在下的晚期湮灭。由于$U(1)_X$和$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子之间的树级动力学混合，暗扇区与SM的$μ$和$τ$味轻子耦合。我们表明，在我们的情况下，它是有可能调和暗物质遗迹密度和μ子$(g-2)$异常。特别地，我们证明了对于$2\times 10^{-4} \lesssim ε\lesssim 10^{-3}$，$5.5{\rm MeV} \lesssim m_{Z^\prime} \lesssim 200{\rm MeV}$，$n=4$和$1{\rm TeV} \lesssim m_χ\lesssim 10{\rm TeV}$，暗物质的残余密度约束，μ子$(g-2)$异常的约束以及其他宇宙学和天体物理学的约束都是满足的.
2023-02-24 hep-ph
Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos
宇宙充满了MeV伽马射线和PeV中微子的弥散背景，其起源未知。在这里，我们提出了一个方案，可以同时考虑这两种背景。低光度的活动星系核有热吸积流，热电子自然地通过它们的同步光子的康普顿化发射软伽马射线。那里的质子可以通过湍流或重连加速，通过强子相互作用产生高能中微子。我们证明，我们的模型可以重现的伽马射线和中微子的数据。结合发光活动星系核中热日冕的贡献，这些吸积流可以解释keV-MeV光子和TeV-PeV中微子背景。这种情况可以解释没有非热电子的MeV背景，表明从热宇宙到非热宇宙的跃迁能量比预期的要高。我们的模型与附近天体的X射线数据是一致的，并且可以通过未来MeV伽马射线和高能中微子探测器进行测试。
2021-09-25 astro-ph.HE hep-ph
Dark Photons in the Early Universe: From Thermal Production to Cosmological Constraints
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
本文系统计算了早期宇宙中暗光子的热产生，覆盖0.1 keV至100 MeV质量范围，并推导出宇宙学约束，在0.1-6 MeV质量区间对动能混合的探测灵敏度达10^{-12}~10^{-10}。
2026-06-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Early-universe constraints on the electron mass
University of Turin（都灵大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Instituto de Fisica Corpuscular (IFIC), CSIC-UV（粒子物理联合研究所）
通过研究非标准电子质量对中微子退耦和太初核合成的影响，利用观测轻元素丰度和有效中微子代数约束，得到早期宇宙电子质量的1σ界限，支持其宇宙学时间尺度上的恒定性。
2026-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Limits on Neutrino-Neutrino Scattering in the Early Universe
在标准模型中，中微子被假定为在宇宙中流动，因为它们最后一次散射是在弱退耦时期，当时标准模型等离子体的温度为~MeV。自由流中微子的剪切应力在宇宙微波背景（CMB）上留下引力印记，使CMB成为中微子散射的灵敏探针。然而，中微子领域中非标准物理的存在可能会改变这一标准年表，并将中微子自由流推迟到更晚的时代。我们利用CMB的观测结果来限制中微子自相互作用G_eff的强度，并限制早期宇宙中微子领域的新物理。最近的测量CMB在大多极普朗克卫星和高-l实验是至关重要的探测这一物理。在常规λ CDM参数的背景下，宇宙学数据与G_eff <1/（56 MeV）^[2]是一致的，中微子自由流可能会延迟到它们的温度冷却到约25 eV。有趣的是，我们还发现了另一种与宇宙学数据相一致的宇宙学，即中微子在$G_{\rm eff} \simeq 1/({\rm 10 \, MeV})^{2} \simeq 8.6\times10^8 G_{\rm F}$附近的一个狭窄区域内相互散射，直到z~10 ^4，并且具有优选的相互作用强度，其中$G_{\rm F}$是费米常数。这种独特的自相互作用中微子宇宙学的特点是标量光谱指数和原始波动的幅度都略低。虽然我们在这里的讨论是根据一个特定的场景，在这个场景中，中微子自由流可能会发生延迟，但我们对中微子可见度函数的限制是非常普遍的。
2014-12-06 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological bounds on sub-MeV mass axions
质量大于0.7 eV的轴子被宇宙学精确数据排除在外，因为它们提供了太多的热暗物质。虽然对于质量超过20 eV的轴子寿命下降到宇宙的年龄以下，我们表明，宇宙学的排斥范围可以从0.7 eV扩展到300千电子伏，主要是由宇宙氘丰度：轴子衰变将强烈修改重子光子比在BBN相对于一个在CMB去耦。其他的论点包括中微子稀释相对于光子的轴子衰变和光谱CMB扭曲。我们新的宇宙学约束补充了恒星演化极限和实验室界限。
2011-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Sub-GeV Dark Matter Shining at Future MeV Gamma-Ray Telescopes
我们提出了一个新的框架，轻（亚GeV）暗物质（DM）是可检测的未来兆电子伏的伽马射线望远镜，而不冲突的宇宙微波背景（CMB）的数据。稳定的DM粒子$χ$由于其大的对湮灭截面而具有非常低的热残余丰度。DM数密度储存在一个较重的亚稳态伙伴$ψ$中，它的对湮灭率受到抑制，不会干扰CMB，它的晚期衰变$ψ\rightarrow χ$使宇宙充满了$χ$ DM粒子。我们提供了明确的，模型无关的实现这个框架，并讨论了约束后期的衰变，从而对这个设置的参数，从CMB，大爆炸核合成，和大尺度结构。
2018-08-20 astro-ph.CO hep-ph
A Near-Cutoff Waveguide Haloscope for sub-meV Dark Matter
College of Science, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）理学院）；School of Physics, Yantai University（烟台大学物理学院）
本文提出一种接近截止的平行板波导示波器，用于探测亚毫电子伏特暗物质，通过慢波响应和相干积累实现场增强，无需闭合驻波共振，展示了高灵敏度和可扩展性的探测方法。
2026-05-15 hep-ph
A Framework to Simultaneously Explain Tiny Neutrino Mass and Huge Missing Mass Problem of the Universe
最近，人们提出了一种极简方案来解释暗物质和微小但非零的中微子质量。在这种情况下，一种名为SLIM的新标量扮演了暗物质的角色。中微子通过单圈图达到马约拉纳质量。这种情况可以实现为真实的和复杂的SLIM。同时解释中微子质量和暗物质丰度限制了这种情况。特别是对于真正的SLIM，几兆电子伏的新粒子的质量上的上限和它们的耦合上的下限，这使得该方案可测试。低能量场景可以嵌入在各种$SU(2)\times U(1)$对称模型中。我将简要地回顾一下这种情况和嵌入这种情况的特定模型，特别强调在KLOE和NA62实验中可能观察到的带电K介子衰变的影响。
2010-09-07 hep-ph
MeV-scale reheating temperature and cosmological production of light sterile neutrinos
我们调查如何与一系列的质量影响宇宙学的兆电子伏尺度的再加热温度的情况下，无菌中微子。通过计算早期宇宙中混合和散射相结合产生的无菌中微子，我们发现，轻无菌中微子，其质量和混合程度与短基线中微子振荡实验一致，与大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）一致如果负责再加热的母粒子衰变为电磁成分（辐射衰变），则再加热温度为${\cal O}(1)$ MeV的辐射。相反，如果母粒子主要衰变为强子（强子衰变），BBN的束缚变得更加严格。在这种情况下，根据母粒子的质量和强子分支比，轻不育中微子的存在可以被宇宙学排除。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
"Invisible" QCD axion rolling through the QCD phase transition
当前宇宙中的可见物质是强作用力--量子色动力学（QCD）的相变的结果。这种相变发生在宇宙膨胀时，宇宙温度约为$T_c\simeq 165\,$ MeV。强相互作用的物质粒子是$T_c$之上的夸克，而它们是$T_c$之下的π介子、质子和中子。在相变之后，刚好在$T_c$之上的夸克和胶子相位中的自旋自由度37被转换为3（π介子）。这种相变可能主要是在过冷温度下实现的。过冷是由宇宙的膨胀提供的。我们得到了有效的气泡形成速率$α(T)\approx 10^{4-5}\,$ MeV和相变完成温度（到强子相），$T_f\simeq 126\,$ MeV。在相变期间，比例因子$R$增加了2.4倍。这提供了一个关键的知识，“看不见的”QCD轴子的能量密度在全强子相开始温度$T_f$，并允许我们估计当前的能量密度的冷暗物质组成的“看不见的”QCD轴子。
2018-07-16 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
BBN constraints on MeV-scale dark sectors. Part II. Electromagnetic decays
亚稳定的暗区粒子衰变成电子或光子可能会显著改变哈勃速率，导致熵注入到标准模型粒子的热浴中，也可能使早期宇宙中形成的轻核发生光致衰变。我们研究了大爆炸核合成在这样一个设置上的一般约束，特别强调在大爆炸核合成的所有相关时间内既不是完全相对论性的，也不是非相对论性的MeV级粒子。我们将我们的结果应用到一个简单的模型，自相互作用的暗物质与轻标量调解。事实证明，这种设置受到这些考虑因素与直接暗物质搜索相结合的严重限制，并将通过下一代低阈值直接探测实验进行全面测试。
2018-11-12 astro-ph.CO hep-ph
The muon abundance in the primordial Universe
μ子丰度是理解有关原始宇宙性质的几个基本问题所必需的。在本文中，我们评估的生产和衰变率的μ子在宇宙等离子体作为温度的函数。这使我们能够确定μ子丰度何时消失。当宇宙冷却到$kT_\mathrm{disappear}\approx 4.135$ MeV以下时，μ子的衰变率将超过产生率，μ子将准瞬间从宇宙中消失。有趣的是，我们发现在$T_\mathrm{disappear}$的μ子数几乎等于重子丰度。
2021-03-25 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Thermodynamics of the early Universe with mirror dark matter
镜像物质是一种很有希望的自碰撞暗物质候选者。在这里，我们研究的温度低于~100兆电子伏的早期宇宙中存在一个隐藏的镜像部门与完整的宇称对称性和引力相互作用的演化。这个温度范围是有趣的原始核合成分析，因此，我们专注于在这两个部门的自由度的时间演变。数值求解方程组，我们得到了一个有趣的预测，即在大爆炸核合成前后，随着温度的降低，超中微子族的有效数目增加，这有助于解决核合成和宇宙微波背景形成时期计算的超中微子族的数目之间的差异。
2008-09-07 astro-ph hep-ph
Investigating sub-MeV dark matter annihilation to neutrinos using direct detection experiments
研究利用XENONnT电子反冲数据探索银河系暗物质晕中暗物质自湮灭产生的中微子通量，推导亚MeV暗质量的湮灭截面排除限，并讨论自湮灭消散效应对J因子的影响。
2025-09-18 hep-ex hep-ph
Refined Bounds on MeV-scale Thermal Dark Sectors from BBN and the CMB
与标准模型等离子体热耦合的新的轻态改变了宇宙的膨胀历史，并影响了原始轻元素的合成。在这项工作中，我们进行了详尽和精确的分析，大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）的观测MeV级BSM粒子的影响。我们发现，BBN观测设置了一个下限的热暗物质质量的$m_χ> 0.4\,\text{MeV}$在$2σ$。这种束缚与粒子的自旋和内部自由度的数量、湮灭是s波还是p波以及湮灭的终态无关。此外，我们表明，目前的BBN加上CMB的观测限制纯粹的亲电和亲中子BSM物种有一个质量，$m_χ> 3.7\,\text{MeV}$在$2σ$。我们探讨了未来的BBN测量的范围，并表明即将到来的CMB任务应改善轻BSM热状态的界限$m_χ> (10-15)\,\text{MeV}$。最后，我们表明，非常轻的BSM物种热耦合到SM等离子体是非常不利的，目前的宇宙学观测。
2019-11-27 astro-ph.CO hep-ph
The Cosmology of Sub-MeV Dark Matter
鉴于对较重WIMP的严格限制，轻暗物质是一个引人注目的实验目标。然而，对于亚MeV的WIMP来说，宇宙在低于10 MeV的温度下已经被充分理解，没有空间让它成为热遗迹。避免热化本身就是一个强约束，对直接探测具有重大意义。在本文中，我们探讨了亚MeV的暗物质与可行的宇宙学模型的空间。这些模型的参数空间也符合天体物理学和实验室的限制，对电子耦合的限制很大，但对原子核的限制较少。我们发现，实现核截面远高于中微子地板必然预示着一个新的贡献的有效数量的中微子物种，$ΔN_{\rm eff} = 0.09$，将被测试的下一代CMB观测。另一方面，具有暗物质吸收特征的模型即使在未来的观测中也不太受宇宙学的限制。
2018-02-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Sub-MeV Self Interacting Dark Matter
本文提出了一个具有强自相互作用的亚MeV暗物质模型，它可以解决$Λ$ CDM的一些小尺度危机。暗物质是一种马约拉纳费米子，它只与隐藏的$U(1)_D$规范玻色子发生非对角相互作用。残余密度是通过冻结出玻尔兹曼抑制湮灭到一个轻的费米子物种。自相互作用是一个单回路过程，并被限制在0.1至1 cm $^2$ /g之间。BBN对$N_{eff}$的严格限制要求暗区和可见区在冻结期间不处于热平衡。这种温度不对称的影响进行了研究。
2018-06-21 hep-ph
The 3-3-1 Model: a natural framework for sub-MeV dark matter
Universidade de Aveiro（阿威罗大学）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), Universidade do Minho（米尼奥大学粒子物理实验与仪器实验室）；Universidade Federal de Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）；Universidade Tecnologica Federal do Parana - UTFPR（巴拉那联邦技术大学）；Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）
3-3-1模型通过伪金石子玻色子实现亚MeV暗物质，利用引力效应获得微小质量，通过低温重加热场景实现 relic abundance，无需微小耦合。
2026-04-13 hep-ph
Very Light Gravitino Dark Matter
我们在规范介导的超对称破缺模型的背景下讨论了暗物质的问题。与mSUGRA的情况相反，susy的信使突破到可见扇区可以发挥重要作用，允许$\sim {keV}$到$10 {MeV}$质量范围内的残余引力子来解释宇宙中的冷暗物质。
2006-12-26 hep-ph
Constraining the Dark Universe
我们结合互补的数据集来约束暗能量。使用标准的大爆炸核合成和观测到的原始核素的丰度，把在$T \sim 1MeV$附近的温度对$Ω_Q$的约束，我们发现强约束$Ω_Q({MeV}) < 0.045$在$2σ$ c.l.。在平坦性假设下，利用宇宙微波背景（CMB）各向异性测量结果、高红移超新星（SN-Ia）观测结果和局域星系团丰度数据，对状态方程参数$w_Q < -0.85$提出了一个新的约束条件，即68% c.l..
2002-01-10 astro-ph hep-ph
On Effective Degrees of Freedom in the Early Universe
我们探索早期宇宙的有效自由度，从大爆炸后几飞秒的电弱尺度之前，直到最后一个正电子消失几分钟后。我们首先看看能量密度，压力和熵密度的有效自由度的概念，并引入有效自由度的数量密度。我们讨论了粒子物种的温度从相对论性温度冷却到半和非相对论性温度，然后完全湮灭时会发生什么。这将影响压强以及每个粒子的熵。我们还研究了从夸克-胶子等离子体到强子气体的跃迁。使用已知的强子列表，我们使用214 MeV的“交叉”温度，其中夸克-胶子等离子体的有效自由度等于强子气体的自由度。
2017-01-26 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting freeze-in dark matter in a singlet doublet scenario
我们研究了非热产生的暗物质在标量扩展的单重二重态费米子模型中，最轻的混合费米子构成一个合适的暗物质的候选人。暗扇区是MeV尺度的非最小单态标量，在宇宙寿命内是稳定的，可以介导多GeV费米子暗物质的自相互作用，缓解宇宙小尺度结构异常。如果暗区是强耦合的，它在冻结产生后经历内部暗热平衡，我们最终会在辐射主导的宇宙中得到费米子暗物质的抑制残留丰度。相反，在早期时代，一个修正的宇宙相的存在驱使费米子暗物质满足几乎所有观测到的遗迹。它也证明了一个非传统的宇宙学历史的假设可以允许GeV尺度的暗物质，以提高灵敏度，从位移顶点签名在大型强子对撞机探测。
2021-12-16 hep-ph
Plasmon-enhanced Direct Detection Method for Boosted sub-MeV Dark Matter
本文将等离子体激元集体激发框架推广至相对论性轻暗物质，证明轻媒介子可显著增强 CRDM 的共振，并利用 SENSEI 首批数据给出 sub-MeV 暗物质-电子散射截面新限制。
2025-02-19 hep-ph
Cosmology and prospects for sub-MeV dark matter in electron recoil experiments
暗物质在质量低于1 MeV时，直接探测实验的限制很差。这是下一代实验的一个重要目标，已经提出了几种方法来探测这个质量范围。其中一类实验将寻找暗物质--电子反冲。然而，具有新的光自由度耦合到电子的简化模型面临着来自宇宙学的巨大压力，并且这些限制的程度更普遍地是知之甚少。在这里，我们进行了一个系统的研究宇宙学的约束模型与重介体的背景下，有效场论。我们包括约束（i）破坏原始核合成，（ii）过度生产的暗物质，和（iii）的有效数量的中微子物种重组。我们证明了我们的结果所提出的电子反冲实验的影响，并突出的情况下，可能适合直接检测。
2020-07-30 hep-ph
Early-universe constraints on a Primordial Scaling Field
在过去的几年中，“精髓”模型被认为可以产生最近天文观测所建议的宇宙加速膨胀。精华和宇宙学常数之间的一个关键区别是，精华中的能量密度，$Ω_ϕ$，即使在早期宇宙中也可能是总能量的一个重要部分，而宇宙学常数只有在晚期才是动态相关的。我们使用标准的大爆炸核合成和观测到的原始核素的丰度，把在$T \sim 1MeV$附近的温度对$Ω_ϕ$的约束。我们指出，目前的实验数据并不支持这样一个领域的存在，提供强约束$Ω_ϕ(MeV) < 0.045$在$2σ$ C.L.巩固以往成果。我们还考虑了标度场对CMB各向异性的影响，使用Boomerang和DASI的最新数据，在辐射主导时期在$2σ$提供CMB约束$Ω_ϕ\le 0.39$。
2001-05-28 astro-ph hep-ph
Phase Transitions in the Early Universe
20世纪的物理学有两大支柱，爱因斯坦的相对性原理和量子原理。在21世纪初，很明显存在最小的物质单位，如电子，中微子和夸克;它们的行为由标准模型描述。人们认为，早期宇宙的温度曾经是300 GeV或更高，在$10^{-11} sec$，然后经历电弱相变。但质量相变发生在纯虚温度下。后来，它的温度在$3.3 \times 10^{-5} sec$为150 MeV，然后经历了“QCD宇宙学相变“。我们试图使用标准模型，一个完全无量纲的理论，除了负的“点火”项，得出结论，EW或质量相变{ \it不存在}。在QCD宇宙学相变前沿，讨论了关于潜热（能量）的有趣问题，并推测了它的作用。
2017-01-13 astro-ph.CO hep-ph
Supersymmetric Dark Matter and the Reheating Temperature of the Universe
由于宇宙的热历史在原始核合成时代之前是未知的，辐射主导阶段的最高温度（再加热温度）可能低至1 MeV。本文对低再加热温度下的超对称暗物质遗迹丰度进行了定量研究。我们表明，再加热温度小于约30 GeV的值，超重力参数空间的域是兼容的假设，即暗物质是由中性伴子大大增强。我们还发现了一个再加热温度的下限：如果后者小于约1 GeV的中性伴子不能有效地产生在早期宇宙，然后他们就不能解释目前的暗物质的量。
2002-08-07 astro-ph hep-ex hep-ph
QCD axion dark matter from long-lived domain walls during matter domination
Peccei-Quinn机制的畴壁问题可以解决，如果Peccei-Quinn对称性被明确地破缺了一个小的量。畴壁衰变成轴子，这可能解释宇宙的暗物质。然而，这个计划是强烈的限制，过度生产的轴子，除非明确的破缺项的相位进行调整。我们调查的情况下，宇宙是物质占主导地位的周围的温度的兆电子伏规模和畴壁衰变在这个物质占主导地位的时代。我们展示了如何可行的参数空间扩展。
2018-02-02 astro-ph.CO hep-ph
A new experiment to detect dark matter in sub-MeV range using semiconductor superlattice superstructures (SSS)
关于$26\%$我们宇宙中的物质是由暗物质（DM）组成的，它只通过引力或弱相互作用与标准模型（SM）物质相互作用。科学家们已经提出了许多关于DM-WIMP、轴子、ALP、黑洞等可能候选者的建议，其质量范围可能非常广泛-从普朗克尺度到$10^{-22}$ eV。探测DM的实验极具挑战性，因为DM与普通物质没有明显的相互作用。可能是由于这种难以捉摸的性质，到目前为止还不可能检测到DM，尽管世界各地正在进行许多实验。由于它们的质量变化约为40个数量级，它们的引力相互作用也可能非常弱，因此已经提出了许多创造性的建议来探测可能的DM候选者，其中技术和目标材料有很大的变化。在这项工作中，我们提出了一个新的实验来检测亚MeV范围的DM粒子，使用半导体超晶格超结构（SSS）作为目标材料。这样的材料具有几百毫电子伏特量级的带隙，并且适合于检测从电子散射的亚MeV范围的粒子。由于SSS的激发而发射的光子位于微米范围内，并且可以通过量子级联激光器（QCL）检测。
2022-03-29 hep-ex hep-ph
Scalaron dark matter and the thermal history of the universe
该研究改进了度规$f(R)$引力中标量子暗物质的演化分析，纳入平滑电弱交叉效应，验证小质量标量子振荡仍可被激发，且量子色动力学迹反常对其宇宙学场景影响不显著。
2024-11-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Have Pulsar Timing Arrays detected the Hot Big Bang? Gravitational Waves from Strong First Order Phase Transitions in the Early Universe
宇宙中物质和辐射的起源在于热大爆炸。我们提出了一些动机良好的宇宙学，其中大爆炸发生通过一个强大的一级相变-无论是在年底的通货膨胀，经过一段时间的kination（“Kination-Induced Big Bang”），或者在早期宇宙的第二个真空统治时期之后，（“过冷大爆炸”）;我们还提出了一个“黑暗大爆炸”，只有暗物质在宇宙中创造了一个一阶相变后膨胀。在所有这些情况下，如果热大爆炸的再加热温度以及相应的假真空的能量标度落在$T_* \sim ρ_{\rm vac}^{1/4} $ = MeV-100 GeV的范围内，那么由此产生的引力辐射就可以解释NANOGrav、Parkes和欧洲脉冲星定时阵列实验报告的试探性信号。在更高的再加热温度下的所有相同模型将对即将到来的基于地面和空间的干涉仪搜索更大频率的引力波感兴趣。
2022-08-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Unstable Relics as a Source of Galactic Positrons
我们计算的流量511千电子伏的光子从银河系隆起所造成的正电子衰变的遗迹粒子质量小于100兆电子伏。特别是，我们收紧了对不育中微子的质量混合角参数空间的一个大的域的约束，由此产生的光子通量将显着超过实验数据。与此同时，观测到的光子通量很容易由质量范围为1 MeV < m_sterile < 50 MeV的衰变无菌中微子引起，宇宙学丰度通常在10^{-9} < Omega_sterile < 10^{-5}范围内，假设Omega_sterile完全来自早期宇宙中活性中微子的转换。其他衰变遗迹的候选者，如中性（伪）标量粒子耦合到具有引力强度的轻子，可以与光子通量兼容，并可以构成冷暗物质的主要成分。
2004-11-07 astro-ph hep-ph
Implications of BBN Bounds for Cosmic Ray Upscattered Dark Matter
我们考虑大爆炸核合成（BBN）的限制轻暗物质的截面的核子是足够大，使加速散射的宇宙射线在本地星系。这种加速的DM然后可以在地面探测器中沉积能量。由于这个信号涉及到质量为~ keV - 100 MeV的DM，并且在相对论运动学体系中需要大于10^-31 cm ^2的大截面，我们发现，在这种情况下，DM粒子数一般与早期宇宙中的标准模型粒子平衡。对于足够低的DM质量< 10 MeV，对应于许多宇宙射线上散射研究的有利区域的大部分，这种平衡的DM人口增加了一个额外的组件的相对论能量密度周围T ~几MeV，从而破坏了BBN的成功预测。在剩余的~ 10-100 MeV质量范围内，这种情况下所需的大耦合要么目前被排除在外，要么在目前或未来基于加速器的搜索范围内。
2019-07-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
MeV-GeV $γ$-ray telescopes probing axino LSP/gravitino NLSP as dark matter in the $μν$SSM
轴子和引力子是在超对称框架下解决暗物质问题的最有希望的候选者。在这项工作中，我们假设轴子是最轻的超对称粒子（LSP），因此有助于DM。在R宇称违反模型的情况下，轴子可以衰变成中微子-光子对，其寿命比宇宙的年龄长得多，产生潜在的可检测信号。有趣的是，一个紧挨着LSP的引力子（NLSP）可以存活到足以对遗迹密度做出贡献的程度。我们研究这两种情况下，只有axino LSP作为DM，和axino LSP与重力NLSP作为DM。我们进行分析的上下文中的$μν$ SSM，它解决了$μ$的问题，并再现中微子数据，只添加耦合涉及右手中微子。特别是，我们执行一个完整的分析模型的相关参数空间，考虑到中微子物理，宇宙学观测和$γ$射线探测的约束。我们发现，轴子或引力子可以产生一个信号，可以被未来的MeV-GeV $γ$射线望远镜探测到。此外，在一个参数区域，我们得到了两种粒子的良好混合，双线信号出现作为一个吸烟枪。
2020-01-27 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on scattering of keV--TeV dark matter with protons in the early Universe
我们提出的第一个宇宙学约束暗物质散射与质子在早期宇宙的整个范围内的暗物质质量之间的1 keV和1 TeV。这个约束是从普朗克测量的宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振各向异性，和CMB透镜各向异性。它改善了许多数量级的限制，在以前的CMB的限制，并关闭了低质量的暗物质候选人的覆盖范围的差距。我们专注于两个典型的相互作用的情况下：自旋无关和自旋相关的散射没有速度依赖。我们的结果排除（95%的置信度）自旋无关的相互作用，截面大于$5.3 \times 10^{-27}$ cm $^2$为1 keV，$3.0 \times 10^{-26}$ cm $^2$为1 MeV，$1.7 \times 10^{-25}$ cm $^2$为1 GeV，$1.6 \times 10^{-23}$ cm $^2$为1 TeV的暗物质质量。最后，我们讨论了这项研究对暗物质物理和未来观测的影响。
2018-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Resolving Cosmic Gamma Ray Anomalies with Dark Matter Decaying Now
暗物质粒子不需要完全稳定，事实上它们现在可能正在衰变。我们考虑这种可能性的框架下的普遍额外的维度和超对称性与非常晚的衰变的WIMP的卡鲁扎-克莱因引力子和引力子。漫射光子背景是一种敏感的探测器，即使对于远大于宇宙年龄的生命周期也是如此。值得注意的是，所观察到的MeV伽马射线过剩的能谱和通量都可以自然地用MeV质量分裂的暗物质衰变来解释。未来对连续谱和线光子通量的观测将检验这一解释，并可能对宇宙学参数提供新的约束。
2007-11-08 astro-ph hep-ph
Status of Dark Matter in the Universe
在过去的几十年里，一个共识的图像已经出现，其中大约四分之一的宇宙由暗物质组成。我首先回顾了暗物质存在的观测证据：星系的自转曲线，引力透镜测量，星系团中的热气，星系形成，原始核合成和宇宙微波背景观测。然后，我讨论了一些异常信号在各种数据集，可能指向发现，虽然他们都是有争议的。DAMA探测器的年度调制和/或费米伽马射线太空望远镜从银河系中心看到的伽马射线过量可能是由于WIMP;来自多个来源的3.5 keV X射线线可能是由于无菌中微子;或者INTEGRAL数据中的511 keV线可能是由于MeV的暗物质。所有这些都需要在其他实验或数据集中进一步确认才能证明是正确的。此外，一个新的研究路线的暗恒星，这表明，第一批恒星存在于宇宙中的动力是由暗物质加热，而不是通过融合：观察发现暗物质的可能性，以这种方式进行了讨论。
2017-01-07 astro-ph.CO hep-ph
