Simplified dark matter models with a spin-2 mediator at the LHC
我们考虑简化的暗物质模型，其中一个暗物质候选人耦合到标准模型（SM）粒子通过$s$通道自旋-2调解人，并研究从目前的大型强子对撞机数据的模型参数空间的约束。我们的重点在于不同的搜索之间的互补性，特别是单喷流和多喷流加上丢失的能量搜索和共振搜索。对于介质与SM粒子的普遍耦合，丢失能量搜索可以给出比$WW$、$ZZ$、dijet、dihiggs、$t\bar t$、$b\bar b$共振搜索更强的约束，在低质量区域和/或当介质与暗物质的耦合比其与SM粒子的耦合大得多时。然而，最强的约束来自双光子和双轻子共振搜索。只有当这些模式被抑制时，丢失能量搜索才能在用自旋2介质约束暗物质模型中具有竞争力。
2017-05-02 hep-ph
Revisiting the direct detection of dark matter in simplified models
在这项工作中，我们数值重新检查环诱导的WIMP-核子散射截面的简化的暗物质模型和最新的直接探测实验的约束设置。我们考虑一个费米子，标量或矢量暗物质组件从五个简化模型与疏轻子自旋0介质耦合的标准模型夸克和暗物质粒子。这些模型中的树能级WIMP-核子截面都是动量抑制的。我们从圈图中计算了非抑制的自旋无关的WIMP-核子截面，并利用Xenon 1 T研究了暗物质质量和介质质量的约束空间。间接探测和对撞机搜索的限制也进行了讨论。
2018-06-23 hep-ph
Loop-induced direct detection signatures from CP-violating scalar mediators
我们调查直接检测签名的暗物质粒子与夸克相互作用，通过一个轻自旋0调解员与一般CP阶段。由于树级散射可能会强烈抑制在非相对论性的限制，环路的贡献发挥了重要作用，并可能导致在不久的将来的实验中可观察到的信号。我们研究了不同的介质质量和CP阶段的现象，重点是最大的CP破坏和希格斯门模型的情况。有趣的是，在树和回路水平获得的速率的总和可以给出一个特征反冲光谱，而不是从一个单一类型的相互作用。我们进一步发展了一种新的方法，用于将暗物质和胶子之间有效相互作用的双圈贡献分解为两个单独的单圈图，在我们的情况下，这大大简化了重要的顶夸克贡献的计算。
2021-05-28 hep-ph
Pseudoscalar Mediators: A WIMP model at the Neutrino Floor
由于其高度抑制截面（费米子）暗物质与标准模型通过赝标介质相互作用，预计在直接检测实验中基本上是不可观察的。我们考虑了一个简化的模型和一个更现实的模型的基础上扩展的两个希格斯偶极子模型和计算的有效暗物质-核子相互作用的主导单圈贡献。这种高阶修正完全控制了散射率，并且自然地，即对于一阶耦合，导致在中微子底附近的直接检测截面。考虑到所观察到的遗迹密度和低能量可观测量的限制，我们详细分析了直接探测的前景，并找到了即将到来的直接探测实验（如XENONNT，LZ和DARWIN）所能达到的参数空间区域。
2018-03-27 hep-ph
Thick Branes in Extra Dimensions and Suppressed Dark Couplings
在本文中，我们表明，新的轻暗物质介质和SM粒子之间的相互作用可以自然地抑制，如果采用一个单一的，平坦的额外的维度（ED）。在这种设置中，SM字段被本地化在一个有限宽度的“胖”膜，类似于通用额外维度（UED）的模型，而DM，反过来，被限制在ED间隔的另一端的薄膜。包括膜上的脂肪膜的介质场的局部动力学项，SM和这些光介质之间的耦合可以是几个数量级小于相应的介质和DM之间的，我们假设是一个典型的规范耦合。我们研究了这种情况对两种载体的影响（即，暗光子，DP）和标量介质场在5-D块。在该设置中，不需要通常用于抑制光介体偶联的动力学混合。这里我们假设SM粒子通过它们的$B-L$电荷耦合到DP，而DP通过暗电荷耦合到DM。矢量DP耦合和相应的希格斯门耦合与SM被证明是自然的小幅度的大小依赖于比率的5-D紧致化半径，$R^{-1} \sim 0.1-1$ GeV，和SM膜的厚度，$L^{-1} \sim 2-10$ TeV，范围选择，以避免大型强子对撞机和其他实验的限制。在这个框架中，人们可以获得的DM遗迹丰度的观测值为广泛的参数选择，而由于直接DM检测和希格斯粒子的不可见的宽度的约束不施加重大挑战的模型。最后，这种机制可以在当前和即将进行的实验中产生不同的签名，因为它在单个ED设置中结合了UED和DP模型的一些共同特征。
2019-06-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Characterising dark matter searches at colliders and direct detection experiments: Vector mediators
我们引入了一个最小简化暗物质（MDM）的框架，定量地解释了暗物质（DM）的搜索在大型强子对撞机。我们研究了两个MSDM模型，其中DM是一个狄拉克费米子与矢量和轴矢量介质相互作用。该模型的特点是由四个参数：DM和调解人的群众，调解人耦合DM和夸克。MSDM模型准确地捕捉完整的事件运动学，并依赖于所有的质量和耦合可以系统地研究。在这一框架内对单射流搜索的解释可用于与直接探测实验进行平等的比较。对于矢量介质的理论，LHC单喷流搜索具有更好的灵敏度比直接检测搜索轻DM质量（小于5 GeV）。对于轴向矢量介质，LHC和直接检测搜索通常探测参数空间中的正交方向。我们从大型强子对撞机和多吨氙直接探测实验的最终范围探索了这些搜索的预测极限，并发现搜索的互补性仍然存在。最后，我们提供了一个在MSDM和有效场论（EFT）框架的限制比较，突出的EFT框架的不足之处，特别是在探索单喷和直接检测搜索的互补性。
2015-01-16 hep-ph
Mediator Decay through mixing with Degenerate Spectrum
本文以暗光子媒介子为例，研究其与SM光子混合后的衰变，发现当媒介子与SM矢量玻色子质量简并时，需根据混合参数与衰变宽度的相对大小选择正确的计算方法。
2025-01-27 hep-ph
Simplified Dark Matter Models with Charged Mediators: Prospects for Direct Detection
我们考虑一类简化的费米子暗物质（DM）模型通过两个具有任意混合角的带电标量介体与左手和右手标准模型费米子耦合的直接检测前景$α$。DM与核的相互作用是由更高的电磁矩介导的，对于马约拉纳DM来说，这是阿那普尔矩。在给出了一个完整的解析计算的Anapole矩，包括其$α$的依赖性，并与文献中的限制相匹配，我们计算的DM-核子散射截面，并显示LUX和未来的LZ约束的参数空间的这些模型。然后，我们将这些结果与来自$Fermi$ -LAT连续体和线搜索的约束进行比较。在所有情况下，这些简化模型的超对称极限的结果。我们发现，未来的直接检测实验将能够探测这些模型的参数空间的$\mathcal{O}(100-200)$ GeV DM和最轻的介质质量$\lesssim \mathcal{O}(5\%)$大于DM质量。对于较大的DM质量和DM与最轻介质质量之间的较大质量差，直接检测前景减小，尽管对于$\mathcal{O}(200)$ GeV DM和大于DM质量的最轻介质质量$\lesssim \mathcal{O}(20\%)$仍探测到可观的区域。在参数空间中的某些“盲点”附近，直接检测边界也被衰减，其中由于不同项的消除，极大极矩被严重抑制。我们仔细研究了这些盲点和这些区域中相关的$Fermi$ -LAT信号。
2016-10-06 hep-ph
Collider constraints on dark mediators
我们探索的限制，目前对撞机搜索的地方QCD一样的黑暗部门。多喷流，多喷流加上失踪的能量和新兴的喷气机搜索的组合是用来获得的介质质量的约束在整个范围内的暗介子寿命的第一次。暗扇区继承了暗夸克和SM夸克通过介体耦合的味结构。当考虑到这一点时，不同味道的暗π介子在它们的一生中变得可以区分。我们表明，在这些情况下，上述搜索仍然敏感，并且我们还获得了调味场景的介体质量限制。然后，我们对比的约束条件，从对撞机搜索直接检测界限的暗物质候选人本身的风味和原味的情况。使用一个简单的处方，它成为可能显示所有的限制在暗物质和介质质量平面。来自直接探测的约束往往比对撞机的约束更强，除非与第一代夸克的耦合被抑制，在这种情况下，对撞机搜索对参数空间施加了最严格的限制。
2020-11-27 hep-ex hep-ph
Strong Dark Matter Self-Interaction from a Stable Scalar Mediator
面对无碰撞冷暗物质（DM）范式的小尺度结构问题，一个流行的解决方法是引入一个强DM自相互作用，它可以由MeV尺度的光介质非微扰地产生。然而，如果这样的介质是不稳定的，并衰变成SM粒子，该模型是严重的DM直接和间接检测实验的限制。在本文中，我们研究了一个自相互作用的费米子DM模型，赋予一个光稳定的标量介体。在这个模型中，DM遗迹丰度主要由费米DM粒子控制，而费米DM粒子主要是通过其湮灭冻结到稳定介质中而产生的。由于该通道是不可见的，因此应大大放宽DM间接检测约束。此外，直接检测信号被抑制到一个不可观测的水平，因为费米DM散射与核子出现在一个循环的水平。通过进一步研究从CMB和BBN上的可见光通道涉及暗扇区的界限，我们表明，有一个大的参数空间，可以产生适当的DM自相互作用在矮星系尺度，同时保持兼容与其他实验约束。
2020-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Di-jet/$e^+e^-$+ MET to Probe $Z_2-$Odd Mediators to the Dark Sector
我们探索的情况下，暗物质（DM）耦合到标准模型主要是通过一个标量介体${\cal S}$，这是奇怪的下$Z_2$对称，导致有趣的对撞机签名。事实上，如果没有与介质的线性相互作用，对撞机上最重要的DM产生机制可能会导致与至少两个费米子相关的丢失横向能量（MET）的最终状态，例如双喷射或双电子签名。我们考虑的框架是模型无关的，在某种意义上说，它是唯一的基础上的对称性和制定（扩展）DM有效场论（eDMEFT）的方法。此外，它允许通过抑制$Z_2$断裂效应来解决第一代费米子质量的小。从大型强子对撞机的di-jet +MET分析中，我们发现有效的${\cal S}$ - ${\cal S}$ -DM-DM相互作用的边界相当宽松，除非介质与SM费米子的耦合非常强烈，而未来的$e^+ e^-$对撞机，如CLIC，可以对相应的模型参数提供更严格的约束，因为介质是亲轻子的。最后，我们强调的参数空间，允许产生所观察到的DM密度，包括直接检测实验的约束。
2019-07-02 hep-ex hep-ph
Cornering pseudoscalar-mediated dark matter with the LHC and cosmology
暗物质粒子通过赝标量介体与可见部分通信的模型从理论和现象学的角度来看都是有充分动机的。在这种情况下，直接探测边界通常是次要的，主要的约束要么来自对暗物质的对撞机搜索，要么来自间接探测实验。然而，大型强子对撞机对介质粒子本身的搜索不仅可以与直接对撞机暗物质探测器的范围竞争，甚至可以取代直接对撞机探测器的范围，而且还可以测试传统的单喷射搜索变得无关紧要的情况，特别是当介质不能在壳上衰变成暗物质粒子或其衰变被抑制时。在这项工作中，我们进行了详细的分析的伪标量介导的暗物质简化模型，考虑到一个大的对撞机约束，并集中在参数空间区域的宇宙学和天体物理数据的青睐。我们发现，100-200~GeV以上的介质质量基本上排除了大型强子对撞机搜索的情况下，大耦合的顶夸克，而即将到来的对撞机和天体物理测量将进一步限制可用的参数空间。
2017-07-24 hep-ph
How to save the WIMP: global analysis of a dark matter model with two s-channel mediators
一个可靠的比较不同的暗物质（DM）搜索需要模型，满足一定的一致性要求，如规范不变性和微扰么正性。作为一个很好的动机的例子，我们研究两个中介DM（2 MDM）。该模型基于自发破缺的$U(1)'$规范对称性，包含一个Majorana DM粒子以及两个$s$ -通道介体，一个矢量（$Z'$）和一个标量（暗希格斯玻色子）。我们执行一个全球性的扫描模型的参数，假设DM遗迹密度是通过在早期宇宙中的热冻结，并施加一个大的约束：直接和间接DM搜索，单喷流，双喷流和双轻子搜索在对撞机，希格斯观测，电弱精度测试和微扰么正性。我们的结论是，热DM只允许接近一个$s$通道共振或如果至少有一个调解人是轻于DM颗粒。在这些情况下，可以获得热DM丰度，尽管DM与标准模型的耦合很小。有趣的是，我们发现，矢量介导的DM-核子散射导致相关的限制，尽管速度抑制的截面，和间接检测可以是重要的，如果DM湮灭到两个介质是运动学允许的。
2016-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter in the x-channel
Università della Calabria（卡拉布里亚大学）
本文研究标量单态暗物质通过x通道与标准模型相互作用，该机制使希格斯门户在树级和单圈级均被抑制，并探讨了最小实现下对撞机、希格斯、味及天体物理约束的互补性，发现存活参数区主要在暗物质重于带电中介子的区域。
2026-10-07 hep-ph
Spin-independent scattering of pseudoscalar-mediated dark matter
ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics（暗物质粒子物理卓越中心）；School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理学院）；CSSM, Department of Physics, Adelaide University（阿得雷德大学物理系与空间科学数学研究所）
该研究在亚电弱有效场论框架下计算赝标量介导暗物质的一圈自旋无关散射，发现其可产生高于中微子地板的信号，但需引入TeV以下新物理。
2026-09-14 hep-ph
Effective theories for Dark Matter interactions and the neutrino portal paradigm
在这篇文章中，我们讨论了一个通用的有效理论描述的一个多组件的黑暗部门与一个未指定的非平凡的对称性和它的相互作用的标准模型所产生的交换重介质。然后，我们分类相关的有效运营商目前的实验灵敏度的基础理论是弱耦合和重整化，中性介质：标量或费米子。一个有趣的情况下，从这种分类是中微子门户网站，其中只有费米子介质存在，而黑暗的部门包括费米子和标量，使最轻的暗粒子是费米子，这种情况的特点是自然抑制耦合的DM所有SM粒子，除了中微子，并已收到很少的关注在文献中。我们发现，有一个广泛的区域参数空间允许当前的实验约束（遗迹丰度，直接和间接的检测限），这个范例的最干净的签名是存在的单色中微子线的能量等于DM质量，但实验灵敏度必须显着提高之前，可以探测。
2015-06-11 hep-ph
Exploring Leptophilic Dark Matter with NA64-$μ$
我们研究了在NA 64上运行μ子模式的丢失动量实验探测轻亲轻子暗扇区的前景。特别是，我们认为模型中，暗物质连接到可见光部门通过轻子或μ子特定的标量调解人。这些标量也可以解释$(g-2)_μ$的测量值和预测值之间的$\sim 3.5σ$差异。我们强调NA 64- $μ$与其他地球和天体物理探测器之间的互补性。
2018-10-23 hep-ex hep-ph
Long live the Higgs portal!
在费米子暗物质的希格斯门模型中，标量耦合被来自直接探测实验的强边界抑制。因此，热暗物质遗迹必须与介质共存于暗粒子的压缩光谱中。小的耦合和小的质量分裂导致缓慢的介质衰减，留下的签名与位移的顶点或消失的轨道碰撞。我们进行了一个全面的分析，在大型强子对撞机的最小的暗物质模型的背景下，一个自然的小希格斯门，也被称为在超对称的维诺-比诺方案的长寿介质。目前对消失的带电径迹和移位的硬轻子的研究已经排除了目前直接和间接探测实验无法探测的微小门户耦合。对于更大的门户网站的耦合，我们预测新的签名与位移软轻子，这是可访问的运行II数据。位移粒子的磁共振是敏感的弱耦合介质的质量高达TeV的规模，远远超出了即时信号的范围。
2019-07-10 hep-ex hep-ph
Freeze-in at all couplings
Univ. Clermont Auvergne（克莱蒙奥弗涅大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）
研究带电母粒子冻结产生暗物质模型，分析再加热温度接近或低于质量尺度时，玻尔兹曼抑制允许更强耦合仍满足 relic 丰度，强调再加热温度、质量与耦合的相互作用，并更新 LHC 和轻子味破坏约束。
2026-09-09 hep-ph
Loop corrections to dark matter direct detection in a pseudoscalar mediator dark matter model
如果暗物质是费米子，并且它与标准模型粒子的相互作用是由赝标粒子介导的，则在非相对论极限下，动量转移抑制了暗物质与核子弹性散射的树能级振幅.另一方面，在环路水平，自旋无关的贡献的截面出现没有这样的抑制。因此，回路校正对于讨论直接检测实验对模型预测的灵敏度是必不可少的。在以前的工作中，单回路校正进行了研究。然而，双环图给出了DM-胶子有效算符（$\barχ χG^{a}_{μν} G^{a μν} $）的首阶贡献，尚未得到正确的评价。此外，忽略了一些影响散射截面的相互作用项。本文给出了用改进的分析方法得到的截面，并讨论了断面截面变大的区域。
2019-03-19 hep-ex hep-ph
Self-interacting inelastic dark matter: A viable solution to the small scale structure problems
自相互作用暗物质被认为是解决小尺度结构问题的一种方法，例如在矮星系和低表面亮度星系中观测到的扁平核。如果通过光介质发生散射，则与解决这些问题相关的散射截面可能会落入非微扰状态，导致非平凡的速度依赖性，这允许与源于簇大小对象的限制兼容。然而，这些模型受到不同观测的强烈约束，特别是来自光介质衰减足够快（在大爆炸核合成之前）和直接检测的要求。调和这两个要求的一个自然的解决方案是非弹性吸热相互作用，这样，如果两个状态之间的质量分裂足够大，直接检测实验中的散射就会被抑制，甚至在运动学上被禁止。在数值求解薛定谔方程时使用精确解，我们研究了这样的场景，并在暗物质和介质质量的参数空间中找到了区域，以及状态的质量分裂，在那里小尺度结构问题可以解决，暗物质具有正确的遗迹丰度，并且可以避开直接检测限。
2017-03-29 hep-ph
Impact of ATLAS constraints on effective dark matter-standard model interactions with spin-one mediators
本文基于暗物质与标准模型相互作用的EFT框架，引入自旋一介体并新增ATLAS单喷流约束，发现ATLAS数据对较轻暗物质质量限制最严，并给出了不同维度算符的可行质量范围。
2023-03-17 hep-ph
Study of WIMP annihilations into a pair of on-shell scalar mediators
在这篇文章中，我们专注于一个新的标量$ϕ$介导的标量/矢量WIMP（弱相互作用的大质量粒子），$ϕ$的质量略低于WIMP的质量。为了解释银河系中心1 - 3 GeV的伽马射线过剩，这里我们考虑的情况下，一个WIMP对主要湮灭成壳层上的$ϕϕ$对与$ϕ$主要衰减到$τ\barτ$。WIMPs的质量在14 - 22 GeV之间，并且WIMPs的湮灭在相空间中被抑制。在这个湮灭方案中，$ϕ$ -标准模型（SM）粒子的耦合几乎是任意小的，并且WIMP-核自旋无关散射可以被现有的暗物质（DM）直接探测所容忍。介绍了一种标量介体-Higgs场混合，它体积小，实用性强。导出了早期宇宙中热平衡对$ϕ$ -SM粒子耦合的下限约束，该约束在直接探测标量DM的中微子本底之上。在未来几年内，在升级后的DM直接探测实验中可能探测到WIMP，而在未来的高亮度$e^+ e^-$对撞机上可能观测到奇异衰变$h \rightarrow ϕϕ$和$ϕ$的产生。
2016-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Extending LHC Coverage to Light Pseudoscalar Mediators and Coy Dark Sectors
许多涉及弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质模型都具有新的、相对较轻的赝标量，这些赝标量将暗物质对湮灭成标准模型费米子。特别是，这种类型的简单模型可以解释费米大天区望远镜观测到的起源于银河系中心的伽马射线过剩。在许多情况下，赝标量到WIMP的分支比被抑制，使得这些状态难以通过标准的暗物质搜索在对撞机上检测。在这里，我们研究了在LHC上观察这些光介体状态的前景，而不利用丢失的能量技术。虽然现有的研究可以有效地探测质量在5 - 14 GeV和90 GeV以上的赝标量，但LHC的范围可以扩展到20 - 80 GeV中间质量范围内的大部分有趣的参数空间，在这些空间中，介质可以与标准模型费米子有明显的Yukawa耦合，但不会被LEP和其他实验检测到。模型解释银河系中心过剩通过一个轻的赝标量调解人可以产生一个有前途的信号，在这个制度通过相关的生产的调解人与底夸克，同时满足所有其他现有的限制。我们对背景和触发效率进行了分析，详细介绍了可用于提取信号的切割。一个显着的部分，否则不受约束的参数空间，这些模型可以最终测试在13 TeV的大型强子对撞机与100 fb $^{-1}$，我们鼓励ATLAS和CMS的合作，以扩大其现有的搜索到这个质量范围。
2015-01-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exploring New Physics with O(keV) Electron Recoils in Direct Detection Experiments
受最近XENON 1 T结果的启发，我们探索了各种新的物理模型，这些模型可以通过在O（keV）阈值直接检测实验中搜索电子反冲来发现。首先，我们考虑光玻色子的吸收，无论是作为暗物质遗迹还是直接在太阳中产生。在后一种情况下，我们发现，千电子伏质量玻色子在太阳中产生的数据提供了足够的拟合，但排除恒星冷却约束。我们通过引入一种新颖的变色龙样轴子模型来解决这种紧张局势，该模型可以解释多余的同时逃避恒星边界。我们发现，只有当暗物质是暗光子或轴子时，玻色子暗物质的吸收才能为过量提供可行的解释。在后一种情况下，疏磁轴子耦合是必要的，以避免X射线的约束。其次，我们分析了暗物质-电子散射的模型，以确定哪些模型可以解释过量。暗物质与电子的标准散射通常与低阈值实验的数据相冲突。与重介质的动量相关相互作用可以用比GeV重的暗物质质量来拟合数据，但通常与对撞机的限制有关。接下来，我们考虑暗物质由两个（或更多）状态组成，具有小的质量分裂。较重态向较轻态的放热（向下）散射可以拟合keV质量分裂的数据。最后，我们考虑一个子组件的暗物质，通过散射宇宙射线加速，发现暗物质相互作用虽然O（100千电子伏）-质量介质可以适合的数据。然而，这种情况下所需的截面通常受到光介体的互补探针的挑战。在整个研究过程中，我们实施了未分组的Monte Carlo分析，并使用了改进的XENON 1 T事件的能量重建。
2020-09-08 hep-ex hep-ph
Flavor-specific scalar mediators
新的单重标量玻色子具有广泛的唯象学效用，在标准模型的许多扩展中具有突出的特征。这样的标量经常被认为与SM费米子有希格斯耦合，以逃避严格的味道边界，例如通过假设最小味道违反（MFV），这导致了一个相当典型的现象学。在这里，我们描述了另一种方法，基于一个新的标量占主导地位的耦合到一个特定的SM费米子质量本征态的有效场论框架。一个简单的风味假设确保新的风味改变中性电流的充分抑制。我们认为辐射产生的味道改变中性电流和标量势项在这样的理论，表明它们往往被抑制小汤川耦合，也描述了$CP$对称性的作用。我们进一步证明，这样的标量可以有质量显着低于电弱标度，同时仍然是自然的，只要他们是足够弱耦合到普通物质。与其他风味场景相比，我们的框架是相当通用的，因为一个单一的（或几个）所需的标量耦合可以孤立地研究。我们说明了这一点，通过详细讨论的例子，向上特定的标量调解暗物质和μ子特定的标量，可以解决$\sim 3 σ$ μ子异常磁矩差异。
2018-10-18 hep-ex hep-ph
Direct detection and solar capture of spin-dependent dark matter
研究了不同自旋相关算符对弱相互作用大质量粒子直接和间接探测的影响。SD运营商的六个代表性的积木，连同他们的同行与无质量介质被认为是解释直接检测实验（氙100，SIMPLE，和COUPP）在一个全面的方式。我们还研究了太阳的捕获和湮灭的WIMP与这些有效的SD运营商和中微子探测实验Super-Kamionkande和IceCube的相关湮灭率的限制。从直接检测得出的WIMP核子耦合的上限也投射到湮灭率的对比度和互补性。我们发现，这些提到的检测策略的效率具体取决于六个SD运营商，而中微子为基础的检测是更有效地探索参数空间的无质量介质的情况。
2014-02-25 hep-ph
Suppressed flavor violation in Lepton Flavored Dark Matter from an extra dimension
Flavorite暗物质（FDM）模型的唯象研究通常必须假设耦合矩阵中的近对角味结构，以便与味违反过程的边界保持一致。在本文中，我们表明，轻子FDM，这样的结构可以自然地产生额外的维设置。额外维度被认为是平坦的，暗物质和介质场被限制在额外维度一端的膜上，希格斯场被限制在另一端的膜上。标准模型费米子场和规范场是相应体场在适当边界条件下的零模。整体味对称性存在于体膜和FDM膜上，而它们在Higgs膜上被破坏。味违反过程的出现是由于基地的错位，其中两个膜上的相互作用是对角化的，它们的大小可以通过选择沿着额外维度的轻子配置文件来控制。通过研究该模型的参数空间，我们发现，当文物丰度和间接检测的约束条件得到满足，如$μ\to eγ$的味道违反过程的速度仍然远远低于实验限制。
2020-01-03 hep-ph
Exploring Freeze-out and Freeze-in Dark Matter via Effective Froggatt-Nielsen Theory
基于 Froggatt-Nielsen 机制扩展 SM，引入 flavon 场和右手中微子，研究冻结与冻结机制产生暗物质，并探讨直接探测实验的可测信号。
2023-11-08 hep-ph
Examining scalar portal inelastic dark matter with lepton fixed target experiments
Tomsk Polytechnic University（托木斯克理工大学）；Institute for Nuclear Research（核物理研究所）
本研究通过轻子特定标量通道检验亚GeV非弹性暗物质，利用NA64e、LDMX和NA64μ实验探测标量介质与标准模型轻子的耦合。
2025-12-24 hep-ph
Exploring Dark Sector Portals with High Intensity Experiments
在未来十年及以后的高强度实验中，一个广泛的搜索计划将灵敏地探测新的光介质粒子，它们通过最小可重整化矢量、希格斯粒子和中微子门户以及更高维度的类轴子粒子门户相互作用。这些门户可能连接可见和黑暗部门，并在粒子物理学和宇宙学中一些重大开放问题的许多提议解决方案中发挥关键作用。在本白皮书中，我们综述了最小暗扇区门户研究的理论和实验进展、现状和前景。
2022-09-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exploring Anomaly-Free Dark Photon Models Through Solar Neutrino-Electron Scattering in Ton-Scale Dark Matter Detectors
Karadeniz Technical University（黑海技术大学）；CERN（欧洲核子研究中心）
本研究利用PandaX-4T和XENONnT的太阳中微子-电子散射数据，为无异常暗光子模型在六个基准模型参数空间推导新排除界限，并改进亚MeV质量区间的现有限制，展现与全球暗物质搜索的互补性。
2026-10-06 hep-ph
Singlet Fermionic Dark Matter with Dark $Z$
我们提出了一个由隐规范玻色子介导的费米子暗物质模型。我们假设类QED隐藏扇区由Dirac费米子和U（1）$_X$规范对称性组成，并引入一个附加的带有U（1）$_X$电荷的标量电弱偶极子场作为介体.该模型中的U（1）$_X$对称性被电弱对称性破缺自发破缺，并存在一个大质量的超中性规范玻色子，它是隐区和可见区之间的中介体.由于U（1）$_X$荷的存在，额外的标量二重态不能与标准模型的费米子耦合，从而导致I型双Higgs二重态模型的Higgs扇区。新的规范玻色子与标准模型费米子的耦合与普通$Z$玻色子的耦合成比例，但非常受抑制，因此我们称之为暗$Z$玻色子。我们研究了$Z$玻色子和Higgs扇区的现象学，并表明隐藏的费米子可能是暗物质的候选者。
2020-04-29 hep-ph
Monochromatic Gamma Rays from Dark Matter Annihilation to Leptons
研究了暗物质（DM）粒子湮灭为轻子对和包含一个或两个光子的二体末态之间的关系。我们参数化的DM相互作用与轻子的接触相互作用，并计算到单色伽马射线的环级湮灭，特别是计算的DM湮灭截面的比率为两个伽马射线与轻子对。虽然环级过程一般抑制与树级湮没成轻子相比，我们发现，一些选择的介质自旋和耦合结构导致大分支分数到伽马射线线。这一结果暗示了暗物质对AMS-02正电子过剩的贡献。我们还探讨了介质的可能性，这是收费的暗对称性下，并发现，对于这些循环级的过程中，有效场论的描述是准确的DM质量高达约一半的介质质量。
2015-07-20 astro-ph.HE hep-ph
Spin-2 Portal Dark Matter
我们推广的模型调用自旋2粒子作为暗区和标准模型之间的调解人。我们表明，一个巨大的自旋2信使可以有效地发挥门户网站的作用，这两个部门之间。然后在再加热时期通过冻结机制产生暗物质。在很大一部分的参数空间，生产通过交换一个大规模的自旋2介体占主导地位的过程，涉及一个引力子与普朗克抑制耦合。我们进行了系统的分析，这样的模型为不同的值的自旋2质量相对于最大值和最终温度达到再加热。
2018-03-05 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Connecting $t$-channel Dark Matter Models to the Standard Model Effective Field Theory
Institute of Physics, University of Freiburg（弗莱堡大学物理研究所）；Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli studi di Perugia（佩鲁贾大学物理与地质学系）；INFN, Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所佩鲁贾分部）
本研究将含t道标量中介子的简化暗物质模型与SMEFT关联，计算一圈阶威尔逊系数，结合多效应分析约束，为特定参数空间提供SMEFT的显著限制。
2026-08-04 hep-ph
Strong CMB Constraint On P-Wave Annihilating Dark Matter
我们考虑一个黑暗的部门组成的暗物质，这是一个狄拉克费米子和标量介体。这种模式在过去已经被广泛研究。如果标量以宇称守恒的方式耦合到暗物质，那么暗物质湮灭到两个介质中是由P波通道主导的，因此在非常低的动量下被抑制。由于这种抑制，通常认为该模型中不存在来自宇宙微波背景各向异性的间接探测约束。在这封信中，我们表明，暗物质湮灭到束缚态发生通过S波，因此有一个约束的参数空间的模型从宇宙微波背景。
2016-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Simplified dark matter models with loop effects in direct detection and the constraints from indirect detection and collider search
我们重新研究了含有费米子暗物质粒子和自旋为0介质的简化暗物质模型。这些模型的DM-核子散射截面在树能级上受到低动量的抑制，但得到了相当大的与自旋无关的贡献。我们对标量型和扭曲2的DM夸克算符进行了单圈计算，对标量型DM胶子算符进行了双圈计算。通过分析新算子的循环级贡献，我们发现未来的直接检测实验可能对参数空间的一小部分敏感。间接检测和碰撞搜索也提供了这些模型的补充约束。
2019-04-06 hep-ph
Solar Capture and Suppressed Annihilation of Inelastic Scalar Dark Matter
Dalian University of Technology（大连理工大学）
构建无反常U(1)模型解释LZ候选事件，通过太阳俘获演化显示非弹性标量暗物质停滞，太阳中微子约束不适用于轻介质标量实现。
2026-10-08 hep-ph
Exploring Dark Forces with Multimessenger Studies of Extreme Mass Ratio Inspirals
本研究利用极端质量比旋近探索暗作用力，指出其可探测互补的媒介子质量，且通过独立的超大质量黑洞质量测量可打破暗耦合的质量简并，凸显了多信使协同观测的必要性。
2024-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Exploring the Parameter Space of Warm-Inflation Models
暖暴胀包括暴胀子与整个暴胀时期的其他场的相互作用，而不是将这种相互作用限制在一个独特的再加热时期。以前的研究表明，当这些相互作用的动力学和由此产生的辐射浴的某些约束条件得到满足，一个低动量主导的耗散系数$\propto T^3/m_χ^2$可以维持一个时代的膨胀兼容CMB的观测。在这项工作中，我们扩展这些分析，包括极点主导的耗散项$\propto \sqrt{m_χT} \exp(-m_χ/T)$。我们发现，这种增强的耗散，某些模型，特别是二次山顶电位，执行显着更好。具体来说，我们可以实现50 e倍的通货膨胀和光谱指数与普朗克数据兼容，同时需要更少的介质场（$O(10^4)$的二次山顶势）和更小的耦合常数，打开有趣的建模的可能性。我们还强调了耗散系数的具体参数依赖性的意义，这可能被证明是有用的，在更大的减少领域的内容。
2015-09-25 astro-ph.CO hep-ph
WIMP Shadows: Phenomenology of Secluded Dark Matter in Three Minimal BSM Scenarios
Brown University（布朗大学）
本文系统研究三种最小BSM场景中的隐匿暗物质，通过热退耦到暗中介子实现遗迹丰度，给出门户耦合下限，并指出直接、间接探测信号受抑制，对撞机测试仍具敏感性。
2025-10-27 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Searching for dark matter annihilating into light long-lived mediators from stars inside dwarf spheroidal galaxies
本文通过分析近16年Fermi-LAT数据，研究十个邻近矮椭球星系中恒星捕获的暗物质湮灭为轻长寿命媒介粒子并衰变产生伽马射线的过程，结合Sommerfeld增强效应，对约100 GeV暗物质设定了约10^{-36} cm^2的暗物质-核子散射截面限制。
2025-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
A Fast Earth-scattering Formalism for Light Dark Matter with Dark Photon Mediators
Instituto de Fı́sica de Cantabria (IFCA, UC-CSIC)（坎塔布里亚物理研究所）
本文提出一种用于轻暗物质的快速地球散射形式化方法，通过减少计算成本提高日常调制信号建模效率。
2025-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Bosonic Dark Matter with Neutron Stars
如果暗物质-核子散射截面太小，无法通过直接探测实验探测到，那会怎样？众所周知，在文献中，一些相互作用导致暗物质-核子散射截面，可以被速度和动量抑制。我们表明，在玻色子暗物质的情况下，中子星光谱提供了一个可能的检测。首先，我们讨论了标量暗物质与标量，赝标量和矢量介质的情况。稍后，我们将对矢量暗物质做这个练习。我们发现，根据暗物质的性质和相互作用，中子星可以提高灵敏度的暗物质-核子散射截面的数量级，代表了一个重大的进步，在暗物质围攻。
2021-10-16 hep-ph
Explain DAMPE Results by Dark Matter With Hierarchical Lepton-Specific Yukawa Interactions
我们建议通过标量或狄拉克费米子暗物质（DM）湮灭与双电荷标量介质，具有轻子特定的汤川耦合解释在1.5 TeV的DAMPE电子过剩。这种轻子特异性汤川耦合的层次结构是通过Froggatt-Nielsen机制产生的，因此暗物质湮灭产物可以主要是电子。LEP 2对中间矢量玻色子产生的严格限制可以在我们的场景中避免。在标量DM的情况下，我们讨论了DM直接湮灭为轻子和DM湮灭为标量介质，然后衰变的另一种情况。我们还讨论了在s波湮灭过程较小或螺旋度被抑制的情况下的Breit-Wigner共振增强和Sommerfeld增强。通过这两种类型的增强，可以放松对参数的约束，并且在解释DAMPE结果时将打开模型构建的新方法。
2018-01-23 astro-ph.CO hep-ph
How high is the neutrino floor?
本文计算了中微子区新物理模型对中微子-核相干弹性散射截面的贡献。我们使用这些信息来计算直接暗物质探测实验中所谓的中微子底的最大值，这决定了这些探测器何时对中微子背景敏感。在不同的简化中微子模型中考虑了所有相关的实验约束后，我们发现在标量介质的情况下，在质量低于10 GeV的暗物质区域，中微子底可以增加不同的数量级，然而，这种壮观的增强是受超新星边界的重新检查。载体介体的增加大约是两倍。根据这些结果，如果发现的信号远高于预期的标准模型中微子下限，则必须仔细检查未来通过直接探测实验探索低质量窗口的说法。
2019-08-21 astro-ph.CO hep-ph
The LHC upper bounds for $pp \to \text{diboson}$, $t\bar t$ cross section on fermionic dark matter
2016年8月的ATLAS报告提供了$pp\to$双玻色子和$t\bar t$截面的上限。我们考虑赝标介导的费米子暗物质以及与赝标相互作用的胶子和光子有效算符。选取共振质量为$m_ρ=200, 750$ GeV和$2$ TeV，除了残余密度和不可见的Higgs衰变约束外，我们还用diboson和$t\bar t$截面上界来约束参数空间。最后，我们提供了一些基准一致的所有约束。利用赝标介体，对DM-核子截面进行速度抑制，使模型能轻易地避开未来的直接探测实验（如XENON 1 T）的限制。
2017-07-29 hep-ph
Vector dark matter annihilation with internal bremsstrahlung
我们考虑的情况下，自共轭自旋为1的暗物质湮灭的标准模型费米子-反费米子的最终状态是手征抑制，但这种抑制可以解除通过内部韧致辐射的额外的光子的发射。我们发现，这种情况只能出现在初始的暗物质状态是极化的，这可能发生在自相互作用的暗物质的背景下。特别是，如果暗物质对形成一个束缚态，在成分湮灭之前衰变到它的基态，这是可能的。我们发现，所得到的光子谱的形状是相同的自共轭自旋0和自旋1/2暗物质，但规范化是不太严重的抑制重介质的限制。
2016-09-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Dark Matter Mass Constrained by the Relic Abundance, Direct Detections, and Colliders
我们考虑了狄拉克费米子暗物质（DM）的一般形式，它通过标量介体与标准模型夸克进行通信，以模型无关的方式。四个特殊的相互作用的情况下，其中一个是奇偶守恒和其他三个是奇偶违反。其中三个导致$v$抑制的DM-核子截面，其中$v \sim 10^{-3} c$是实验室坐标系中DM的速度。我们约束的质量的暗物质和介质，以及从热遗迹丰度的耦合，和最近的结果的XENON 100直接检测和对撞机实验涉及两个通道：（i）单喷流加上大失踪的横向能量，和（ii）双喷流。目前的单射流约束并不比从正确的残骸密度的要求和Xenon 100直接探测的零结果所得到的约束更强。我们发现，dijet共振测量可以排除很大一部分的参数空间$(m_χ, m_Y)$，其中耦合的介质耦合到暗物质和夸克是小的，并具有大致相同的幅度。间接探测和双光子共振搜索的约束也作了简要讨论。
2013-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring the intrinsic Lorentz-violating parameters at DUNE
中微子可以将我们对新物理学的探索推向一个全新的水平。是什么让它们如此难以被发现，是什么让它们能够在不被阻止或偏转的情况下旅行巨大的距离，允许将普朗克抑制效应（或类似大小的效应）放大到我们可以在DUNE中测量或限制的水平。在这项工作中，我们分析的敏感性DUNE CPT和洛伦兹-违反相互作用的框架，允许一个简单的外推得到的边界的中微子的色散关系的任何现象学修改。
2018-11-19 hep-ex hep-ph
Signatures of top flavour-changing dark matter
我们发展的现象学的场景中，一个暗物质候选人与顶夸克相互作用，通过变味耦合，采用简化的暗物质模型与s-通道矢量类调解人。我们详细研究了顶魅力的味道变化的相互作用，通过调查在大型强子对撞机的单顶加上大的丢失的能量签名，以及从遗迹密度和直接和间接的暗物质探测实验的约束。我们提出的策略，以区分顶部的魅力和顶部的味道变化模型，利用轻子电荷不对称性，以及通过使用魅力标记技术的额外的喷气机。我们还显示了LHC和典型的暗物质实验之间的互补性，在探索可行的参数空间的模型。
2015-11-23 hep-ph
Sommerfeld Enhancement from Quantum Forces for Dark Matter
Cornell University（康奈尔大学）
本文首次计算了量子力诱导的索末菲因子（含玻色子与费米子介导粒子及背景修正），揭示了温度诱导共振峰和同模型中增强与抑制并存等新特征，并应用于暗物质冻结、CMB谱畸变和间接探测。
2025-11-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exploring sub-GeV dark matter via $s$-wave, $p$-wave, and resonance annihilation with CMB data
本研究利用现有及未来CMB数据，重新约束亚GeV暗物质的$s$波、$p$波及共振湮灭，更新相关上限并首次给出共振情形下媒介粒子分支比限制，凸显μ畸变与CMB各向异性的探测互补性。
2025-09-03 astro-ph.CO hep-ph
