Cosmic-ray boosted inelastic dark matter from neutrino-emitting active galactic nuclei
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）
通过考虑活动星系核中宇宙线与暗物质的散射，计算来自NGC 1068和TXS 0506+056的宇宙线增强暗物质通量，并利用Super-K和XENONnT对轻质/非弹性暗物质模型给出新约束。
2026-05-25 astro-ph.HE hep-ph
Gluon Saturation Effects at the Nuclear Surface: Inelastic Cross Section of Proton-Nucleus at Ultra High Energy Cosmic Ray domain
考虑到核内QCD胶子分布的高能极限，我们用简化的偶极模型计算了质子-核总非弹性截面。我们表明，如果胶子饱和发生在核表面区域，质子-核碰撞的总截面增加更迅速地作为入射能量的函数相比，一个Glauber型的估计。我们讨论了这方面的影响，最近的超高能宇宙射线实验。
2010-03-10 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Ray-Boosted Dark Matter at IceCube
本文重新研究 IceCube 对宇宙线加速暗物质的探测能力，涵盖电子与核子散射及弹性和深度非弹性过程，发现其对约 100 keV 以下（电子散射）和 MeV 量级（核子散射）暗物质尤为敏感。
2024-04-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Present and future status of light dark matter models from cosmic-ray electron upscattering
非相对论性的暗物质（DM）可以通过散射高能宇宙射线（CR）电子来加速。这个过程导致了相对论或半相对论DM的亚群，这扩展了亚GeV质量区直接检测的实验范围。在本文中，我们研究了当前和未来的潜力，这种机制约束模型的光暗物质。特别是，我们发现，超级神冈和XENON 1 T的数据已经可以提供领先的限制流量的暗物质，已被加速到高能量的宇宙射线电子。我们还研究了未来预计的敏感度DUNE和Hyper-K，并与以前的研究结果相反，得出的结论是，DUNE将能够取代超K边界的宇宙射线上散射DM的各种DM模型。
2020-10-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light Dark Matter at Neutrino Experiments
被宇宙射线向上散射的亚GeV暗物质粒子获得了足够的动能，可以通过地球上大体积探测器的阈值。然后，我们使用公共超级神冈和MiniBooNE数据推导出一个新的限制暗物质与电子的散射截面延伸到子千电子伏的质量，关闭以前允许的参数空间的宽区域。最后，我们讨论搜索策略和前景，在现有的和计划中的中微子设施。
2019-04-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Millicharged Cosmic Rays and Low Recoil Detectors
我们考虑假设的毫荷电粒子（mCPs）在星际介质（ISM）中的“快通量”的产生。我们考虑两个可能的来源诱导的宇宙射线：（a）$pp\rightarrow$（介子）$\rightarrow$（mCP），这增加了大气生产的mCP，和（b）宇宙射线上散射的一个millicharged组件的暗物质。我们注意到，银河系的磁场保留mCP很长一段时间，导致增强的快通量的许多数量级。在这两种情况下，我们计算的预期信号直接暗物质检测旨在电子反冲。我们观察到，在场景（a）中微子探测器（ArgoNeuT和Super-Kamiokande）仍然提供优越的灵敏度相比，暗物质探测器（XENON 1 T）。然而，在具有增强的暗物质成分的情况下，暗物质探测器表现得更好，因为在低速下向上散射的通量增强。考虑到通量产生模型和导致电子反冲的实际原子物理学中的不确定性，XENON 1 T报告的过量仍有可能来自快速mCP通量，这将在未来的实验中进行决定性的测试。
2021-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Revising inelastic dark matter direct detection by including the cosmic ray acceleration
对撞机和暗物质直接探测器实验的零信号使得暗物质和可见物质之间的相互作用太小，以至于许多热暗物质模型不能再现正确的遗迹密度。剩余的参数空间表明，暗区中的两个几乎简并的态（非弹性DM场景）可以在早期宇宙中共同湮灭，以产生正确的遗迹密度。关于直接检测的非弹性DM的情况下，维里化DM组件从附近的晕是非相对论性的，不能激发DM基态，即使相关的耦合可以是相当大的。因此，具有大质量分裂的DM可以逃避传统的维里化DM直接检测。在这项研究中，我们连接的概念，宇宙射线加速DM在我们的银河系和地下探测器的非弹性散射的直接检测，探索光谱，导致从几个相互作用类型的非弹性DM。利用最新的PandaX-4 T数据，我们发现即使保守地使用天体物理参数（有效长度）$D_{\rm eff}=1$ kpc，对于质量范围为$1~{\rm MeV}<m_{χ_1}<100~{\rm GeV}$和亚GeV光介质的宇宙线加速DM，仍然可以达到质量分裂$δ<\mathcal{O}(1~{\rm MeV})$.
2022-03-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
An Excited Dark Matter Solution to the MeV Galactic Center Excesses
King’s College London（伦敦国王学院）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（UAM-CSIC理论物理研究所）
本文提出了一种激发暗物质模型，解释了MeV银河中心过剩现象及511 keV线，通过非弹性散射产生正电子，并预测未来任务可验证的MeV特征。
2026-01-15 astro-ph.HE hep-ph
Probing Inelastic Dark Matter via Cosmic-Ray Upscattering in NGC 1068
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Sogang University（西江大学）
研究利用活动星系核NGC 1068中宇宙射线冷却对亚GeV非弹性暗物质（iDM）的约束，考虑弹性与深度非弹性散射（DIS）贡献，发现DIS主导高动量转移并增强冷却效应，从而推导出iDM参数空间的新限制。
2026-06-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Attenuation of Cosmic Ray Electron Boosted Dark Matter
本研究探讨宇宙射线电子加速暗物质的衰减效应，发现衰减上限在重暗物质和媒介粒子下近乎模型无关，并指出能量依赖散射约束与恒定截面假设的显著差异。
2025-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Discriminating Dark Matter Origins with Directional Detection
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研究中心）；ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics, School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院暗物质粒子物理卓越研究中心）
通过方向性探测区分暗物质起源，利用气体时间投影室区分不同暗物质粒子来源。
2026-03-11 hep-ph
Inelastic Scattering of Dark Matter with Heavy Cosmic Rays
本文研究暗物质与重宇宙射线核的非弹性碰撞对宇宙射线传播的影响，通过将对撞机截面引入扩散方程求解新能谱，并结合AMS-02和DAMPE数据给出DM-质子有效非弹性截面的95%上限。
2024-06-07 astro-ph.HE hep-ph
Inelastic proton-air cross section in U.H.E
本文用Glauber模型计算了质子-空气的非弹性截面。作为输入，我们使用加速器实验数据的总质子-质子截面和宇宙线实验数据和蒙特卡罗模拟进行比较。第26届国际宇宙射线会议，盐湖城，犹他州。HE 1.3.13。一九九九年八月
1999-05-20 hep-ph
Cosmic-Ray Cooling in Active Galactic Nuclei as a New Probe of Inelastic Dark Matter
提出利用活动星系核中宇宙线冷却效应探测非弹性暗物质的新方法，通过多信使数据约束了远超直接探测实验的质量劈裂，并补充了对撞机可及参数空间的限制。
2025-07-01 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Enhanced Cosmic-Ray Cooling in AGN from Dark Matter Deep Inelastic Scattering
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本研究针对亚GeV暗物质弹性散射无法解释高能宇宙射线能量损失的问题，探究矢量门户介导的CR-DM深度非弹性散射，推导了对应暗物质质量区间的散射截面排除限，发现DIS贡献可使冷却时标降数个数量级，约束强度超多数现有实验限制。
2026-11-02 hep-ph
Dark matter models for the 511 keV galactic line predict keV electron recoils on Earth
我们提出的模型的暗物质，占511千电子伏的光子发射从银河系中心，兼容的实验约束和理论的一致性，并通过p波湮灭或，在非弹性模型中，通过共同湮灭的遗迹丰度。由于暗物质不可避免地被太阳向上散射，这些模型通常预测地球上探测器上的keV电子反冲，并且可以自然地解释最近由XENON 1 T合作报告的过量。自由参数的数量非常少，使得这些想法可以通过XENONNT和Panda-X等探测器，NA 64和LDMX等加速器，以及西蒙斯天文台和CMB-S4等宇宙学调查来验证。作为我们研究的一个副产品，我们重新定义了NA 64对其他粒子的不可见衰减暗光子的限制。
2021-01-30 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
Effect of inelastic scattering on cosmic-ray-boosted dark matter
本文利用 GENIE 的暗物质—原子核非弹性截面改进宇宙射线加速暗物质分析，表明非弹性散射会增强高能暗物质通量并影响地壳相互作用，进而修正暗物质—核子耦合限制。
2024-09-09 astro-ph.CO hep-ph
Effects of charged Higgs bosons in the deep inelastic process ν_τ {\cal N} \to τ^- X and the possibility of detecting tau-neutrinos at cosmic neutrino detectors
本文在双Higgs二重态模型II（2 HDM（II））的背景下，研究了深部非弹性过程$ν_τ + {\cal N} \to τ^{-} + X$（其中${\cal N} \equiv (n+p)/2$是一个等夸克核子）.我们讨论了贡献的总截面图，其中一个带电的希格斯玻色子交换。我们目前的结果表明，这种贡献$\tanβ$和$M_{H^{\pm}}$的强烈依赖。我们表明，在区域$50 \leq \tanβ\leq 200$和90 GeV的$\leq M_{H^{\pm}}\leq$ 600 GeV的额外的实验约束所涉及的模型参数$M_{H^{\pm}} \geq 1.5 \times \tanβ$ GeV，带电希格斯玻色子交换图的贡献的带电电流包含$ν_τ {\cal N}$碰撞的横截面可以变得重要。我们得到，在$M_{H^{\pm}} \approx 300$ GeV和$\tanβ\approx 200$的条件下，这种贡献对于低能τ中微子与靶核子上$E_ν \approx 10^{20}$ eV碰撞产生的包含色散的贡献可以大于$W^{\pm}$交换图的贡献值.这种增强和平均非弹性$<y >^{CC}$的诱导变化可能会导致在实验中接受宇宙τ中微子探测器的相当大的影响，如HiRes，PAO和CRTNT，它们被锚定在地面上，以及在实验中，如EUSO和OWL，它们被提议绕地球轨道运行。
2007-09-06 hep-ph
FLUKA cross sections for cosmic-ray interactions with the DRAGON2 code
在宇宙射线与星际气体的火花反应中产生的次级粒子提供了有价值的信息，使我们能够研究银河系中带电粒子的注入和传输。尽管现有的实验数据非常稀少且不确定，但对这些粒子产生的截面的良好理解对于正确解释我们的模型至关重要。我们已经开发了一套新的截面，包括非弹性和包容性，计算与{ \tt FLUKA}蒙特卡罗核代码，并测试其兼容性与CR数据。非弹性和包容性的截面进行了比较，最新的数据和参数化发现一般良好的协议。然后，这些截面已在{ \tt DRAGON 2}程序中实现，以表征CR核的光谱直到$Z=26$和B，Be和Li的次级与初级比。有趣的是，我们发现，FLUKA截面使我们能够预测的B，Be和Li的通量比，这是兼容的AMS-02数据的能量依赖性，并同时再现这些通量比的缩放低于$20\%$。最后，我们实现了截面的伽马射线的生产，计算{ \tt FLUKA}，在{ \tt Gammasky}代码和计算漫射伽马射线天空图和本地HI发射率谱，发现一个非常好的协议与费米大面积望远镜的数据。
2022-02-09 astro-ph.HE hep-ph
A search for dark matter cosmic-ray electrons and positrons from the Sun with the Fermi Large Area Telescope
我们使用7年的电子和正电子费米-LAT数据，以寻找一个可能的过剩在太阳的方向上的能量范围从42 GeV到2 TeV。在没有一个积极的信号，我们推导出通量上限，我们用它来约束两个不同的暗物质（DM）模型产生$e^+ e^-$通量从太阳。在第一种情况下，我们考虑DM模型被捕获的太阳，由于弹性散射和湮灭成$e^+ e^-$对通过长寿命的光介质，可以逃脱太阳。在第二种情况下，我们考虑的模型，而不是DM密度增强周围的太阳通过非弹性散射和DM直接湮灭成$e^+ e^-$对。在这两种情况下，我们都进行了最佳分析，专门搜索每种情况下预期的能量谱，即，分别为盒状和线状光谱。没有发现明显的信号，我们可以在从$10^{-46}~cm^2$到$10^{-44}~cm^2$的范围内对自旋无关的截面进行限制，并在从$10^{-43}~cm^2$到$10^{-41}~cm^2$的范围内对自旋相关的截面进行限制。在非弹性散射的情况下，横截面的极限在从$10^{-43}~cm^2$到$10^{-41}~cm^2$的范围内。极限取决于介质的寿命（弹性情况）和质量分裂值（非弹性情况），以及对行星际磁场中电子和正电子偏转大小的假设。
2019-12-19 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic rays at ultra high energies (Neutrinos!)
宇宙微波背景产生的共振质子，预测了在著名的格瑞森-扎采平-库兹明截止点以上，在大约E_{GZK} ~ 5 x 10^10 GeV处，河外质子会受到抑制。AGASA和HiRes合作测量的当前宇宙射线数据并没有明确地证实GZK截止，并为猜测最高能量宇宙射线的起源和化学成分留下了一个窗口。在这项工作中，我们分析了强相互作用中微子原色的可能性，并推导出模型无关的定量要求的中微子核子非弹性截面的宇宙线数据的一个可行的解释。同时考虑了AGASA和RICE实验对弱相互作用宇宙粒子的搜索结果。使用一个灵活的参数化的非弹性中微子-核子截面，我们发现，一个组合的数据拟合不赞成标准模型中微子-核子非弹性截面，但需要，在90%的置信水平，一个陡峭的增加在一个能量十年左右E_{GZK}的四个数量级。我们在标准模型的一些扩展中说明了这种增强。新的宇宙射线数据或宇宙中微子搜索结果对这种情况的影响，特别是皮埃尔俄歇天文台很快，可以立即在我们的方法中进行评估。
2005-06-28 astro-ph hep-ph
A closer scrutiny of cosmic ray proton energy losses
针对低能宇宙射线质子能量损失，定量评估核弹性截面、连续能量损失近似及次级效应，发现忽略弹性截面与连续近似分别导致约1%和3%误差，建议将两者纳入计算。
2024-03-26 astro-ph.HE hep-ph
Evading the GZK Cosmic-Ray Cutoff
超高能宇宙射线起源的解释受到Greisen-Zatsepin-Kuz'min效应的严格限制，该效应限制了它们在宇宙学距离上的传播。我们认为，可能偏离严格的洛伦兹不变性，太小，否则已被检测到，可以影响基本粒子运动学，从而抑制或禁止非弹性碰撞的宇宙射线核子与背景光子。从而可以放松或去除GZK截止。
1998-08-27 hep-ph
On the scattering of a high-energy cosmic ray electrons off the dark matter
研究了高能宇宙线电子与暗物质粒子的相互作用。特别地，在超色扩展的标准模型中，我们预言了宇宙电子在超π介子上的非弹性散射会导致宇宙电子能谱的减弱。计算和研究了相应的二次中微子截面和角分布。我们还简要地讨论了这种类型的散射过程的一些影响。
2018-09-30 hep-ph
Inelastic Black Hole Production and Large Extra Dimensions
基本粒子碰撞产生黑洞是探索大额外时空维最有前途的方法之一。在粒子对撞机上对黑洞的研究假设所有的入射能量都被捕获在产生的黑洞中。我们将在这样的过程中固有的非弹性，并确定在对撞机和宇宙射线实验中发现黑洞的前景，采用霍金演化的动力学模型。在大型强子对撞机上，非弹性使可达参数空间中的速率降低了10^3到10^6倍，减缓了但并没有消除发现黑洞的希望。在皮埃尔·俄歇天文台，速率被抑制了10倍。我们评估宇宙射线观测对对撞机前景的影响。
2003-12-01 astro-ph gr-qc hep-ex
Galactic Center Neutrinos from Cosmic Ray-Dark Matter Interactions
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（马德里自治大学-西班牙高等科学研究理事会理论物理研究所）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；Washington University（华盛顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究利用宇宙射线与亚GeV暗物质在银河系晕中的深度非弹性散射产生的中微子特征，结合银河系宇宙射线图和ANTARES观测，得出暗物质-核子截面99%置信水平上限，确立银河系中微子望远镜对轻暗物质的探测作用。
2026-07-07 astro-ph.HE hep-ph
Producing the GeV Galactic Center Excess via Cosmic Ray-Dark Matter Scattering
Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Department of Physics & Astronomy, University of Hawai‘i（夏威夷大学）
本文提出通过宇宙射线与暗物质散射产生银河系中心γ射线的新机制，展示了两种模型产生可观测光信号，并表明其能解释观测到的γ射线过剩谱。
2026-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Remnant Break-up and Muon Production in Cosmic Ray Air Showers
本文讨论了高能强子非弹性相互作用中的残余碎裂与宇宙线空气簇射中μ子产生之间的关系。利用一个新开发的工具，一个简单而灵活的强子事件发生器，我们分析了强子相互作用的前向区域。我们表明，在LHCf的束分裂区域的费曼-x分布的测量将是关键，了解μ子生产在空气淋浴定量。
2007-12-10 hep-ph
Inelastic Dirac Dark Matter
相互作用微弱的热遗迹是有希望的暗物质候选者。其中，非弹性暗物质的场景通过抑制原子核的弹性散射来逃避直接检测。我们介绍了非弹性狄拉克暗物质，一个新的模型与两个狄拉克费米子在MeV-GeV的质量范围。在弱耦合下，暗物质在冻结之前可以脱离与标准模型的化学平衡和动力学平衡。在这种情况下，冻结是由像共散射这样的转换过程驱动的，而不是共湮灭。我们表明，非弹性狄拉克遗物是一致的宇宙学观测，特别是与核合成和宇宙微波背景。在对撞机和固定目标实验中探测暗区，是非常敏感的探测器。与强约束的伪狄拉克场景相比，非弹性狄拉克暗物质为现有和即将到来的实验提供了新的搜索目标，如Belle II，ICARUS，LDMX和SeaQuest。
2022-10-03 hep-ph
Percolation and cosmic ray physics above $10^{17}$eV
我们认为，簇射最大值，$\bar X_{max}$的平均位置的能量依赖性，和产生的μ子，$N_μ$的数量，可以解释的变化，周围$10^{17}$ eV，在能量依赖性的非弹性$K$，这降低了能量以上的字符串逾渗阈值。
2005-11-23 hep-ph
Cosmic ray event generator Sibyll 2.1
宇宙线相互作用事件发生器Sibyll被广泛用于广泛的空气簇射模拟。我们详细描述了Sibyll 2.1的属性以及与原始版本1.7的差异。主要的结构改进是有可能有多个软相互作用，引入新的部分子密度函数，并改进处理衍射。Sibyll 2.1给出了更好的协议与固定的目标和对撞机的数据，特别是非弹性截面和二次粒子的多重性。文中还讨论了存在的不足和今后改进的建议。
2009-11-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Upper Bounds on the Neutrino-Nucleon Inelastic Cross Section
地外中微子可以引发深层发展的空气簇射，而那些毫发无损地穿越大气层的中微子可能会在冰或水中产生级联。到目前为止，尚未观察到此类事件。这可以转化为扩散中微子通量的上限。另一方面，对初级能量大于10^{10} GeV的宇宙射线的观测表明，宇宙成因中微子的通量是有保证的，这是由质子与宇宙微波背景相互作用产生的带电π介子（及其子介子）衰变产生的。在这项工作中，武装与这些宇宙成因中微子和中微子望远镜的曝光量增加，我们带来了最新的模型无关的上界的中微子-核子非弹性截面。宇宙成因中微子通量的不确定性进行了讨论，并考虑在我们的分析。本文还估计了利用皮埃尔俄歇天文台改进这些边界的前景。该实验将在6年的运行中收集前所未有的统计数据，将在标准模型预测的水平上探测中微子-核子非弹性截面。
2005-06-22 astro-ph hep-ph
A new evaluation of the antiproton production cross section for cosmic ray studies
目前对宇宙反质子光谱的理论预测达不到相应的实验精度。不确定性的主要来源之一是宇宙线非弹性相互作用中的反质子产生截面。我们分析了现有的数据反质子生产的$pp$散射，包括第一次由NA 49合作进行的测量。我们计算的反质子谱发现，在能量范围内的数据可用（反质子能量约4-550 GeV）不同的方法导致几乎相同的结果，与10- 20%的不确定性。在这个区域之外的外推导致不同的估计，不确定性达到$1$ TeV附近的50%水平，降低了这些能量下反质子通道的诊断能力。我们还评论的不确定性的反质子生产源项来自重于质子的核和中子产生的$pp$散射，并指出需要专门的实验活动的所有过程中涉及的反质子生产的轻核碰撞。
2018-07-26 astro-ph.HE hep-ph
High-Energy Nuclear Recoils from Boosted Dark Matter for the LZ 248-keV Event: Beyond the Halo-Dependent High-Velocity Tail
Jazan University（扎赞大学）；University of South Dakota（南达科他大学）；University of Kansas（堪萨斯大学）；Chungnam National University（忠南国立大学）；Jeonbuk National University（全北国立大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）
针对LZ实验248-keV核反冲候选事件，提出轻增强暗物质弹性或非弹性散射的新解释，避开晕速度尾部不确定性，并给出基准谱与补充测试方案。
2026-09-09 hep-ex hep-ph
Gamma Rays from Cosmic-Ray Proton Scattering in AGN Jets: the Intra-Cluster Gas vastly outshines Dark Matter
活动星系核（AGN）拥有包含高能电子和质子的强大喷流。活动星系核及其喷流所处的天体物理环境的特征是暗物质（DM）和星系团内介质（ICM）气体的高浓度。当高能喷流粒子穿过DM和ICM时，弹性和非弹性散射过程通常导致最终态光子的产生。正如Bloom和Wells（1998）首先设想的那样，以及我们和其他人最近指出的那样，DM的电子散射可能导致潜在的可检测的伽马射线信号，质子的部分子水平贡献提供了更暗淡的前景。最近，Chang等人认为，考虑到强子化和簇射的光子，实际的光子通量大大增加。在这里，我们指出，质子喷流必须是高度准直的，与这些研究中有时采用的简单的斑点几何喷流模型所预测的相反，否则它们将从与ICM核子的非弹性碰撞中产生非常大的光子通量，这将使DM的信号黯然失色许多数量级，对于几乎任何合理的ICM和DM密度分布。
2013-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Asymptotic behaviour of the total cross section of p-p scattering and the Akeno cosmic ray data
根据最近Akeno关于宇宙线质子在p-Air碰撞中吸收的结果，提出了一种新的质子-质子碰撞总截面的确定方法。外推到SSC能量表明为$σ_{tot}(p-p) \approx (160-170) mb$。我还评论的p-空气截面测定的假设在高能量的核碰撞的非弹性的可能的敏感性。
1993-04-21 hep-ph
Sensitivity to sub-GeV dark matter from cosmic-ray scattering with very-high-energy gamma-ray observatories
本文提出利用宇宙线与暗物质非弹性散射产生的高能伽马射线，预测H.E.S.S.、LHAASO、CTA和SWGO对亚GeV暗物质质子散射截面的探测灵敏度，从而开辟暗物质参数空间的新探测区域。
2024-06-11 hep-ph
Sub-GeV dark matter from cosmic ray bremsstrahlung in the atmosphere
University of Victoria（维多利亚大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）
研究大气中不弹性宇宙射线碰撞产生的亚GeV暗物质对中微子观测站和直接暗物质探测实验的灵敏度，探讨介质质量对探测灵敏度的影响。
2026-04-21 hep-ph
USINE: semi-analytical models for Galactic cosmic-ray propagation
我介绍了银河系中宇宙射线传播的USINE代码的第一个公开版本（v3.4和v3.5）（https：//lpsc.in2p3.fr/usine）。它包含了几个半解析传播模型，以前在文献中使用（漏盒模型，2区一维和二维扩散模型）的计算核（$Z=1-30$），反质子，反氘核。对于最小化，所有模型的几何形状、传输和源参数可以作为自由参数启用，而干扰参数在太阳调制水平、截面（非弹性和生产）和CR数据的系统学上启用。通过一个ASCII初始化文件来配置运行，它的许多显示以及与半分析方法相关的速度，USINE应该是初学者的有用工具，也是专家执行高精度宇宙射线数据统计分析的有用工具。
2019-06-30 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Multi-Messenger Connections among High-Energy Cosmic Particles
高能宇宙中微子的起源是天体粒子物理学中最大的谜团之一。高能中微子、超高能宇宙射线和GeV-TeV伽马射线的扩散强度都相当，这一事实表明，这些信使在物理上是相互联系的。高于100 TeV能量的IceCube数据可以自然地用宇宙射线库模型来解释。特别是，星暴星系和星系团/星系群是宇宙射线的天然储藏室，理论上预测这些源是通过非弹性pp相互作用产生的高能中微子和伽马射线的有希望的场所。事实上，在发现冰立方中微子之前所做的预测与目前在冰立方中测量的高能中微子数据是一致的，它们可以给出亚PeV中微子、亚TeV伽马射线和超高能宇宙射线的统一观点。这些统一模型具有强大的预测能力，可以通过下一代中微子探测器（如IceCube-Gen 2）以及伽马射线望远镜（如CTA）进行测试。最近的观测还表明，10-100 TeV的扩散中微子通量高于PeV能量，这表明它们来自不同类型的中微子源。与费米测量的弥散各向同性伽马射线背景的详细比较表明，这些中等能量的中微子很可能来自隐藏的宇宙射线加速器，中微子可以在GeV-TeV伽马射线衰减时逃逸。候选源类是扼流伽马射线暴喷流和活动星系核（AGN）核心。特别是，活动星系核日冕模型预测了10-100 TeV中微子和MeV伽马射线之间的独特联系，这可以通过未来的MeV伽马射线任务（如AMEGO）进行可靠的测试。
2019-12-12 astro-ph.HE hep-ph
New Thermal Relic Targets for Inelastic Vector-Portal Dark Matter
我们研究矢量门户非弹性暗物质（DM）模型DM质量$m_χ$和暗光子质量$m_{A'}$，在“禁止暗物质”制度，其中$1 \lesssim m_{A'}/m_χ\lesssim 2$，仔细跟踪整个冻结的暗扇区温度。与对称DM模型相比，暗区的非弹性性质放松了严格的宇宙微波背景（CMB）和自相互作用约束。我们确定的CMB限制，涉及激发态和湮灭到$e^+e^-$通过初始状态辐射的$A'$，以及限制DM自散射，在一个循环的水平进行。无约束的参数空间作为加速器$A'$搜索的理想目标，并提供DM自相互作用截面，该截面足够大以显著地影响小尺度结构。
2021-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Sensitivity to keV-MeV dark matter from cosmic-ray scattering with current and the upcoming ground-based arrays CTA and SWGO
本文计算了当前及未来地面伽马射线望远镜（H.E.S.S.、CTA、SWGO）对宇宙射线与暗物质非弹性散射产生伽马射线的灵敏度，可探测 keV 至亚 GeV 质量的暗物质并补充直接探测实验的约束。
2023-11-16 astro-ph.HE hep-ph
Ultra-High-Energy Cosmic Ray Boosted Relic Neutrinos
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
通过标准模型中性流相互作用，超高能宇宙射线可助推遗迹中微子至高能，从而间接探测宇宙中微子背景；本文系统计算了扩散通量，发现散射通道存在清晰层次，并利用IceCube和Pierre Auger数据给出了CνB过密度的上限。
2026-11-03 astro-ph.HE hep-ph
Elastic scattering at 7 TeV and high energy cross section for cosmic ray studies
最近的测量的弹性截面的TOTEM合作与第一次估计的非弹性截面的其他大型强子对撞机探测器被用来测试最简单的版本的几何模型的质子-质子散射。我们发现，较低的能量数据的描述，与适度调整的模型参数外推，可以，在原则上，用于描述大型强子对撞机的测量和预测的截面在非常高的能量宇宙线域。然而，在弹性微分散射截面中的第一弹性凹陷的形状表明，弹性振幅的实部与虚部的比率下降得相当快，并且弹性截面分数的分析表明，当进入超高能域时，质子-质子碰撞的几何图像应该被相当大地修改。
2011-11-02 hep-ph
The Inert Doublet Model and Inelastic Dark Matter
DAMA/NaI和DAMA/Libra观测到的周年调制可以用暗物质粒子的弹性或非弹性散射来解释。在本文中，我们面对这两种情况下的一个非常简单的扩展的标准模型，惰性双重模型（IDM）的框架内。在这个模型中，候选的暗物质是一个标量，是额外的希格斯双重态中最轻的成分。我们首先重新审视的情况下，弹性散射的轻标量WIMP，M_DM~10 GeV，一个场景，这需要一小部分的事件在DAMA通道。第二，我们考虑非弹性暗物质（iDM）的可能性。在IDM中，这个选择在技术上是自然的，因为最轻和次轻中性标量之间的质量分裂可能会受到Peccei-Quinn（PQ）对称性的保护。结果表明，MDM在~535 GeV ~50 TeV之间的候选体可以重现DAMA数据，并具有与WMAP一致的宇宙丰度。如果我们利用近似PQ对称性被有效地保存的可能性，并且暗区中的原始不对称性可以存活直到冻结，那么这个范围可以扩展到约50 GeV的候选者。
2009-10-27 hep-ph
Relic Neutrino Background from Cosmic-Ray Reservoirs
本文计算星系团宇宙射线储库中UHECR向上散射的RνB通量，结合截面、成分和味信息给出IceCube限制及未来实验检验范围。
2025-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Unstable Gravitino Dark Matter - Prospects for Indirect and Direct Detection
我们面对的信号预期从不稳定的引力子暗物质的观测间接暗物质探测实验在所有可能的宇宙射线通道。为了这个目的，我们详细计算的引力子衰变宽度的理论与双线性破坏的R宇称，特别是专注于衰变通道与三个粒子的最后状态。基于这些计算，我们预测了伽马射线，带电宇宙射线和中微子的通量预计从引力子暗物质衰变。虽然预测的光谱可以在原则上解释观测到的异常的宇宙射线正电子和电子通量的PAMELA和费米LAT测量，我们发现，这种可能性被排除了强烈的约束，从伽马射线和反质子观测。因此，我们采用目前的间接检测实验的数据，引力子的寿命和强度的R-宇称破坏放置强约束。此外，我们讨论了即将到来的搜索的宇宙射线反氘光谱中的引力子信号的前景，发现他们是特别敏感，而低的引力子质量。最后，我们详细讨论了从引力子暗物质衰变中探测中微子信号的前景，发现像IceCube这样的中微子望远镜的灵敏度与其他宇宙射线通道的观测结果相比具有竞争力，特别是对于相当重的引力子。此外，我们还讨论了通过核子的R宇称破坏非弹性散射直接探测引力子暗物质的前景。我们发现，虽然散射的截面是相当大的增强相比，弹性引力子散射的情况下，预期的信号是许多数量级太小，以希望在地下探测器的检测。
2014-07-31 astro-ph.HE hep-ph
Confronting models on cosmic ray interactions with particle physics at LHC energies
非弹性pp碰撞是由软（低动量转移）物理主导的，微扰QCD不能完全应用。深入理解软过程和半硬过程对于预测即将上线的pp大型强子对撞机（LHC）的最小偏差和潜在事件至关重要。此外，进入大气层的宇宙射线粒子的相互作用对这些软过程非常敏感，因此无法从第一原理中制定。正因为如此，空气簇射分析强烈依赖于强子相互作用模型，该模型将对撞机数据外推几个数量级。本文用最常用的高能宇宙线强子相互作用模型（SIBYLL和QGSJET）和对撞机物理模型（PYTHIA多部分子模型）对pp碰撞（LHC质心能量~ 14 TeV）进行了蒙特卡罗模拟的比较研究。最相关的分布进行了研究，包括那些从衍射事件与不同的模型之间的区别的目的是可观的。
2007-03-20 hep-ph
Prospects for Light Dark Matter Searches at Large-Volume Neutrino Detectors
本文提出利用大体积中微子探测器中的宇宙线加速暗物质非弹性核散射来搜寻keV-GeV轻暗物质，并以暗规范玻色子门户模型证明该方法在大部分参数空间优于弹性散射。
2024-10-17 hep-ph
Depth of maximum of extensive air showers and cosmic ray composition above 10**17 eV in the geometrical multichain model of nuclei interactions
本文分析了Fly 'sEye和Yakutsk实验测量的大范围空气簇射的最大深度。分析依赖于决定级联发展的强子相互作用模型。在高能核-核碰撞级联过程中发现的新特征导致重核相互作用的非弹性快速增加，而不改变强子-强子相互作用的性质。这就影响了由强初级风引起的大范围空气簇射的发展。使用最近开发的几何多链模型和CORSIKA模拟代码进行了详细的计算。与簇射最大值的平均深度、最大值分布的下降斜率以及这些分布宽度的数据的一致性是在非常重的宇宙线质谱中发现的（比扩散模型中预期的略重，约为3*10**17 eV，类似于蝇眼在这个能量下的组成）。
1999-02-05 hep-ph
Search for Boosted Dark Matter at ProtoDUNE
我们提出了第一个实验测试的非弹性增强暗物质假设，利用新的物理潜力与即将采取的数据的ProtodUNE探测器。更具体地说，我们探索了宇宙前沿的各种实验特征，这些实验特征产生于增强的暗物质场景，即，增强的暗物质的相对论性非弹性散射，通常是由其较重的成分湮灭而产生的，该成分通常包括占主导地位的遗迹丰度。虽然特征足够独特，可以将信号事件与潜在背景隔离开来，但由于探测器位于地面上，因此否决大量宇宙背景是相当具有挑战性的。我们认为，经过仔细的估计，这种背景仍然可以很好地控制数据采集后进行专门的分析。然后，我们讨论了一些现象学的研究，可以实现与ProtodUNE，采用暗光子的情况下，我们的基准暗部门模型。
2019-02-14 hep-ex hep-ph
Ultra high energy neutrino-nucleon cross section from cosmic ray experiments and neutrino telescopes
通过对HiRes-I和II、AGASA和Pierre Auger天文台的超高能宇宙线数据的联合分析，我们推断了宇宙成因中微子流。我们用模型相关方法和模型无关方法对中微子流进行了两次测定。前者是众所周知的，并且涉及幂律注入光谱的使用。后者是一个正则化的展开过程。然后，我们使用由RICE实验得到的中微子通量边界来限制中微子-核子非弹性截面在碰撞机无法达到的能量。利用展开得到的宇宙成因通量得到的截面边界是迄今为止最不依赖模型的边界。
2006-06-29 astro-ph hep-ex hep-ph
Attenuation of Cosmic-Ray Up-Scattered Dark Matter
与重子强耦合的GeV级暗物质粒子避开了标准的直接探测极限，因为它们被有效地阻止在覆盖层中，因此无法到达地下探测器。另一方面，已经表明，考虑到通过与宇宙射线的相互作用而增强的暗物质粒子的通量，可以探测该参数空间。我们重新审视这些界限，特别注意在地壳中的相对论性暗物质粒子的相互作用。核形状因子、非弹性散射和截面对转移动量的额外依赖性（例如，由于光介质的存在）进行了研究，并发现是至关重要的回答问题的窗口是否GeV级强相互作用的暗物质是关闭或不。
2022-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Search for Ambient Neutralino Dark Matter at Accelerator
我们研究了利用加速器束粒子碰撞宇宙射线中的中性伴子暗物质粒子来寻找冷暗物质的可能性。本文详细研究了正负电子对撞机上它与入射粒子的非弹性和弹性散射，讨论了可能的实验信号和相关背景。
2000-01-31 hep-ph
