Reheating neutron stars with the annihilation of self-interacting dark matter
像中子星（NS）这样的致密天体是捕获暗物质（DM）粒子的理想场所。我们研究了附近NS捕获的自相互作用DM（SIDM）的效果，NS可以通过吸收DM湮灭释放的能量将其重新加热到赞赏的表面温度。当DM-核子截面$σ_{χn}$足够小时，DM自相互作用将取代俘获过程，使被俘获的DM粒子数增加，同时使DM湮没率增加。由DM自相互作用产生的NS表面温度约为数百开尔文，并且可能被未来的红外望远镜探测到。这样的观察可以作为补充探针DM属性到目前的DM直接搜索。
2018-08-12 hep-ph
Neutrino constraints on inelastic dark matter captured in the Sun
本文研究太阳捕获的非弹性暗物质湮灭产生的中微子，发现大型地下中微子实验（如DUNE）在特定参数空间（轻夸克通道）比直接探测更灵敏，为探测此类暗物质提供新途径。
2023-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Generalized thermalization time of dark matter captured by neutron stars
讨论了暗物质被中子星俘获的问题，特别是暗物质热化过程，通过热化过程可以限制暗物质的散射截面和质量。首先，我们计算了自相互作用暗物质的热化时间，发现与核子相互作用相比，自相互作用的影响很小。然后通过引入一组新的参数，推广了热化时间。我们展示了这些新参数对截面的影响。事实证明，截面对其中一个新参数非常敏感，并受到其强烈约束。
2015-11-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Effects of Annihilation with Low-Energy Neutrinos on High-Energy Neutrinos from Binary Neutron Star Mergers and Rare Core-Collapse Supernovae
本文研究了双中子星合并和稀有核心坍缩超新星中，窒息喷流产生的高能中微子与吸积盘低能中微子的湮灭效应，发现该效应会显著改变高能中微子的全味谱和味组成，需在精确测量中予以考虑。
2024-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Probing freeze-in dark matter using Bose-Einstein condensate in neutron star
Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文研究了中子星中玻色-爱因斯坦凝聚如何增强暗物质湮灭率，从而提高中子星表面温度，使詹姆斯·韦伯太空望远镜能够探测到暗物质与核子的散射截面，并补充地面上的直接探测搜索。
2026-10-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Dark Matter Annihilation to Neutrinos from the Sun
弱相互作用大质量粒子（WIMP）可以被太阳引力捕获并被困在其核心。这些WIMP湮灭成标准模型粒子会产生中微子光谱，其能量分布与暗物质质量有关。在这项工作中，我们提出的理论框架，有关观测到的中微子通量的WIMP-核子截面和总结以前的太阳WIMP搜索冰立方进行。然后，我们概述了一个正在进行的更新的太阳WIMP搜索，重点是在以前的搜索改进。
2019-09-19 astro-ph.HE hep-ph
Thermal transport of the solar captured dark matter and its impact on the indirect dark matter search
我们研究了太阳捕获的暗物质（DM）系统中发生的热输运，并探讨了它对DM间接搜索信号的影响。我们特别关注自交互DM（SIDM）的情况。能量的流入和流出是由DM-核子和DM-DM散射引起的太阳俘获、DM湮灭引起的能量耗散以及DM与太阳核之间的热交换引起的。我们研究了DM温度的演化，并表明，DM温度可以高于核心温度的太阳，如果DM-核子截面是足够小的能量流由于DM自相互作用变得相对重要。我们认为，正确的DM温度应该被用来准确地预测DM湮灭率，这是相关的DM的间接检测。
2015-09-01 hep-ph
Enhanced neutrino emissivities in pseudoscalar-mediated Dark Matter annihilation in Neutron Stars
本文计算了中子星致密高温恒星内部自湮灭暗物质（$χ$）的中微子发射率。利用暗物质通过赝标玻色子（$a$）与星核中的核子相互作用的模型，我们发现从主要反应通道$χχ\rightarrow ν\barν$或$χχ\rightarrow a a$产生的中微子以及随后的介质$ a \rightarrow ν\barν$的衰变率，可以局部匹配甚至超过早期来自修正核URCA过程的标准中微子。我们发现，发射区可以定位在恒星的一小部分（不到百分之几的核心体积），该过程可以持续其整个生命周期的某些情况下正在研究。我们讨论了现有的暗物质的限制，我们的结果为恒星冷却的可能后果。
2018-11-07 astro-ph.SR hep-ph
Nucleon - Light Dark Matter Annihilation through Baryon Number Violation
如果暗物质粒子没有受到离散对称性的保护，那么参与重子数破坏相互作用的暗物质可以与重子湮灭。本文研究了标准模型色三重态扩展中的暗物质-重子湮灭。在标准模型中，费米子暗物质在质子质量附近的小质量范围内是运动学稳定的。我们表明，DM的湮灭与核子可以探测到严格的限制，在大体积的水切伦科夫探测器，如超级Kamionkonde实验，与介质规模$m_Φ$限制到$10^{7}$ GeV。在马约拉纳轻暗物质的情况下，这种约束是较弱的，但接近的幅度从中子-反中子振荡。在狄拉克DM情形下，暗物质-核子湮灭给出的边界比中子衰变寿命的不确定性给出的边界强得多。在DM质量高于$m_p+m_e$的有限范围内，DM核子湮灭束缚可以高于DM在宇宙中稳定性的要求。由于Super-Kamionkonde的严格限制，我们发现它低于目前的实验能力，以间接检测扩散的银河伽马射线和中子星加热中的暗物质-核子湮灭信号。
2018-10-31 hep-ph
Constraints on Bosonic Dark Matter From Observations of Old Neutron Stars
重子与玻色子暗物质的相互作用受到富含暗物质的中子星坍缩成黑洞的可能性的限制。我们考虑了暗物质自相互作用和暗物质湮灭对这些边界的影响，并讨论了黑洞形成后的演化。我们表明，对于非湮灭暗物质，这些边界扩展到$m_X \sim 10^{5-7}$ GeV，取决于自相互作用的强度。然而，这些边界是完全不受约束的湮灭玻色子暗物质与湮灭截面$<σ_a v> \gtrsim 10^{-38} {\rm cm^3 /s}$。暗物质衰变不会显著影响这些边界。因此，我们表明，玻色子暗物质访问不久的将来的直接检测实验必须参与湮灭或自相互作用过程，以避免黑洞坍缩的约束非常古老的中子星。
2013-03-20 hep-ph
Sommerfeld effect for continuum gamma-ray spectra from Dark Matter annihilation
本文在MSSM框架下计算暗物质湮灭的连续伽马射线谱，考虑Sommerfeld效应，发现chargino过程对谱有显著影响，提供最准确预测。
2023-10-17 astro-ph.HE hep-ph
Celestial-Body Focused Dark Matter Annihilation Throughout the Galaxy
间接探测实验通常测量湮灭暗物质（DM）粒子通过星系晕自由传播的通量。我们认为一个新的情况下，天体“集中”DM湮灭事件，提高效率的晕湮灭。在这种设置中，DM首先被天体捕获，如中子星或褐矮星，然后在其中湮灭。如果DM湮灭为足够长寿命的粒子，它们可以逃逸并随后衰变为可检测的辐射。这产生了一种独特的湮灭形态，它的尺度是DM和天体密度的乘积，而不是DM密度的平方。我们表明，这个信号可以支配的晕湮灭率在$γ$射线观测在银河系中心和球状星团。我们使用\textit{Fermi}和H.E.S.S.数据来约束DM-核子散射截面，设置强大的新的限制下降到$\sim10^{-39}~$ cm $^2$亚GeV DM使用褐矮星，这是高达9个数量级强于现有的限制。我们证明，中子星可以设置限制TeV规模DM下降到约$10^{-47}~$厘米$^2$。
2021-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter annihilation in $ω$ Centauri: Astrophysical implications derived from the MWA radio data
我们提出了一个分析的Murchison宽场阵列射电望远镜数据从$ω$岑，可能是一个剥离的矮球状星系的核心捕获我们的银河系。Brown { \it et al.}对费米-LAT $γ$射线数据的最新解释（2019）和Reynoso-Cordova { \it et al.}（2019）表明，$ω$ Cen可能含有大量的暗物质。我们利用他们的最佳拟合暗物质湮灭模型，并估计磁场强度在$ω$岑，计算预期的无线电同步信号湮灭，并表明，可以有效地排除显着部分的磁场扩散系数平面使用我们目前的观测限制的无线电发射。将这些限制提高10-100倍，可能会更严格地限制模型。
2020-07-17 astro-ph.HE hep-ph
Limits on the neutron-antineutron oscillation time from the stability of nuclei
我们驳斥了Nazaruk最近的一项主张，即对自由空间中子反中子振荡时间$τ_{n\bar n}$的限制相对于估计值$τ_{n\bar n}>2(T_0/Γ)^{1/2}$可以提高许多数量级，其中$T_0$是一个测量到的核湮灭寿命的限制，$Γ\sim 100$ MeV是一个典型的反中子核湮灭宽度。
1994-11-15 hep-ph nucl-th
Antistars or antimatter cores in mirror neutron stars?
中子$n$振荡为镜像中子$n'$，它的伙伴来自暗镜像扇区，可以逐渐将普通中子星转变为由部分镜像暗物质组成的混合星。镜像中子星中发生的逆过程的意义取决于镜像扇区中重子不对称性的符号。也就是说，如果它是负的，就像某些重子发生的情景所预测的那样，那么$\bar{n}'-\bar{n}$跃迁就会产生一个被引力困在镜像星内部的反物质核心。这种反物质核心上吸积气体的湮灭可以解释$γ$ -源候选者的起源，其不寻常的光谱与最近在费米LAT目录中发现的重子-反重子湮灭相兼容，此外，镜像中子星合并后逃逸的部分反物质可以产生宇宙反氦和更重的反核的通量，这些反核在AMS-02实验中被捕获。
2021-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Photons from Captured Inelastic Dark Matter Annihilation: Charged Particle Signatures
暗扇区可能包含一个暗光子，它与标准模型光子动力学混合，使暗物质与正常物质发生微弱的相互作用。在以前的工作中，我们分析了太阳捕获暗物质的这种情况的影响。暗物质将聚集在太阳的核心并湮灭为暗光子。这些暗光子从太阳中心向外传播，可能会衰变产生正电子，这些正电子可以被国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS-02）探测到。我们发现，这种分析的暗光子参数空间在很大程度上受到强限制的自旋无关的WIMP-核子截面从直接检测实验。在本文中，我们建立在以前的工作，考虑的情况下，暗扇区包含两个物种的狄拉克费米子，几乎是质量简并耦合到暗光子的非弹性。我们发现，对于质量分裂$Δ\sim 100 ~\text{keV}$的小值，AMS-02处的预测正电子信号与先前考虑的弹性情况相比基本保持不变，而来自直接探测的约束被放松，留下一个具有暗物质质量$100 ~\text{GeV} \lesssim m_X \lesssim 10 ~\text{TeV}$，暗光子质量$1 ~\text{MeV} \lesssim m_{A'} \lesssim 100 ~\text{MeV}$，和动力学混合参数$10^{-9} \lesssim \varepsilon \lesssim 10^{-8}$，它不受超新星观测和固定目标实验的影响，但使用现有的AMS仍然可以发现非弹性暗扇区-02数据。
2017-10-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Impact of Evaporation Barriers on Solar-Captured Dark Matter Distributions and Evaporation Mass
School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（基础物理与数学科学学院，杭州高等研究院，中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）
本文通过马尔可夫链蒙特卡罗方法求解线性玻尔兹曼方程，研究太阳捕获暗物质的非热分布，揭示了蒸发势垒对捕获率、蒸发率、有效湮灭体积和蒸发质量的影响，并提供了可直接用于太阳中微子通量计算的拟合公式和分布图。
2025-11-08 hep-ph
Solar Spin-Dependent Dark Matter-Neutron Cross Section Constraints: The Lost Case
Stockholm University and The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics（斯德哥尔摩大学与奥斯卡·克莱因宇宙粒子物理中心）；Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙研究所）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）
该研究首次计算太阳中自旋依赖的暗物质-中子散射的捕获与蒸发率，将预测的湮灭信号与观测对比，发现太阳对多个湮灭通道的约束超直接探测极限，还可延伸至中微子雾区以下。
2026-09-02 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
New Sensitivity to Solar WIMP Annihilation using Low-Energy Neutrinos
太阳通过散射捕获的暗物质粒子可能会湮灭并产生中微子，然后逃逸。目前的研究是寻找在某些末态的快速衰变中产生的少数高能中微子。我们表明，在太阳介质中的相互作用导致大量的π介子几乎所有的最终状态。正的π介子和μ介子在静止时衰变，产生具有已知光谱的低能中微子，包括通过中微子混合产生的nuebar。我们证明了Super-Kamiokande可以提供一种新的自旋相关的WIMP-质子截面的探针。与其他方法相比，灵敏度是竞争性的，不确定性是互补性的。
2013-09-05 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Nuclear Recoils from Invisible Neutron-Pair Annihilation and the LZ event
Tohoku University（东北大学）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所（ Kavli IPMU ））；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本研究提出中子对湮灭为不可见标量粒子产生单色核反冲的机制，在氩氙中识别质量窗口，利用DEAP-3600数据给出寿命下限，并指出该过程可探测暗物质转化。
2026-09-30 hep-ph
Constraining the scalar singlet and inert dark matter models using neutron stars
在目前的工作中，我们研究了标量单态以及双希格斯模型惰性暗物质粒子碰撞致密天体，我们提供了第一个约束的参数空间使用中子星。这里讨论的模型的特征在于两个自由参数，即在宇宙中扮演暗物质角色的标量粒子的质量$M_χ$，以及确定暗物质粒子与标准模型希格斯玻色子相互作用强度的无量纲耦合常数$λ_χ$。通过考虑一个典型的中子星，我们能够得到取决于DM湮灭截面和自相互作用耦合常数的标量暗物质的约束。我们的研究结果表明：i）对于重DM粒子，只有当DM粒子的自湮灭可以忽略且DM自相互作用耦合常数很小时，中子星才能提供比直接探测搜索更好的边界; ii）对于轻DM粒子，除非DM粒子非常轻，否则这里得到的边界与Higgs不可见衰变的边界相当。
2017-07-19 astro-ph.HE hep-ph
High-Energy Neutrinos From Millicharged Dark Matter Annihilation in the Sun
本研究利用太阳捕获微带电暗物质并湮灭产生高能中微子的机制，重新分析 IceCube 约束，对暗物质微带电组分的质量、电荷和丰度给出新限制。
2024-07-05 astro-ph.HE hep-ph
Dark Gamma Ray Bursts
许多关于暗物质（DM）的理论预测DM粒子可以通过散射到普通物质上而被恒星捕获。它们随后在靠近恒星中心的地方凝聚成DM核心，并最终湮灭。在这项工作中，我们跟踪DM捕获和湮灭率在整个生命的一个大质量的恒星，并表明，这种演变的高潮在一个激烈的湮灭爆发与死亡的恒星在核心坍缩超新星。原因是，随着恒星内部，它的DM核心也加热和收缩，因此DM密度在恒星演化的最后阶段迅速增加。我们认为，违反直觉，湮灭爆发更强烈，如果DM湮灭是一个$p$波过程比$s$波湮灭，因为在前一种情况下，更多的DM粒子生存，直到超新星。如果在DM湮灭产物中有像暗光子一样的粒子，它们可以逃离爆炸的恒星，然后衰变为标准模型粒子，那么湮灭爆发就会导致伴随超新星的伽马射线闪光。对于一颗银河系超新星来说，这种“暗伽马射线暴“可能在CTA中被观测到。
2017-04-02 astro-ph.HE hep-ph
Higher order dark matter annihilations in the Sun and implications for IceCube
在太阳中捕获的暗物质粒子会湮灭，产生一种可以在地球上检测到的中微子流。然而，在某些通道中，中微子通量位于MeV范围内，因此在冰立方无法检测到，即当暗物质粒子湮灭为$e^+e^-$，$μ^+μ^-$或轻夸克时。另一方面，同样的相互作用，介导湮灭成轻费米子，也导致，通过高阶效应，产生弱规范玻色子（在夸克的情况下，也胶子），产生高能量中微子通量可能在冰立方观察。本文考虑了与一个规范玻色子和一个圈湮灭成两个规范玻色子相关联的费米子-反费米子对的树能级湮灭，并计算了暗物质粒子与质子耦合时暗物质粒子与电子的散射截面的极限，μ子或轻夸克来自于没有观测到太阳方向的过量中微子事件。我们发现，自旋相关的散射截面的限制，在某些情况下，比直接检测实验的限制。
2014-02-18 astro-ph.HE hep-ph
A Solar System Test of Self-Interacting Dark Matter
暗物质（DM）自相互作用对太阳和地球中DM的引力捕获的影响不同，这是两个势阱中碰撞的不同运动学的简单结果：太阳中自相互作用的主导效应是提供额外的捕获通道，而地球中的主导效应是喷射先前捕获的DM。我们指出，这个简单的观测可以用来推断DM自相互作用的存在，通过比较的DM引力束缚在太阳和地球的湮灭率。我们计算太阳和地球湮灭通量DM与自旋无关的核横截面和热湮灭横截面，并证明，对于直接检测允许的横截面，自相互作用可以很容易地抑制预期的地球通量的多个数量级。这种抑制是潜在的显着的，即使是自相互作用截面的数量级低于子弹星系团的界限，使这个太阳系的比较领先的测试暗物质自相互作用。此外，我们认为热化的捕获DM人口与核的捕获机构的一些细节，占核和自我相互作用，并指出一些相应的和广泛适用的考虑。
2019-06-12 astro-ph.HE hep-ph
Search for neutrinos from annihilation of captured low-mass dark matter particles in the Sun by Super-Kamiokande
超级神冈（SK）可以通过探测太阳内部发生的弱相互作用大质量粒子（WIMP）湮灭产生的中微子来寻找WIMP。在这个分析中，我们包括中微子事件的相互作用顶点的检测器除了向上的μ子产生的周围的岩石。与以前的结果相比，它只使用上行的μ子，光（几个GeV/$c^2$ $\sim$ 200-GeV/$c^2$）WIMP的信号接受显着增加。我们拟合了3903天的SK数据，以寻找太阳中WIMP湮灭中微子的贡献。我们发现没有明显超出预期的大气中微子背景和结果解释的上限WIMP核子弹性散射截面在不同的假设下的湮灭通道。我们设置了当前最佳的限制自旋相关（SD）的WIMP质子横截面的WIMP质量低于200 GeV/$c^2$（在10 GeV/$c^2$，1.49 $\times 10^{-39}$ cm $^2$为$χχ\rightarrow b \bar{b}$和1.31 $\times 10^{-40}$ cm $^2$为$χχ\rightarrowτ^+τ^-$湮灭通道），也排除了一些分数的WIMP候选人与自旋无关（SI）耦合在几个GeV/$c^2$质量范围。
2015-03-16 hep-ex hep-ph
Dark matter in the solar system II: WIMP annihilation rates in the Sun
我们计算了太阳中弱相互作用大质量粒子（WIMP）的湮灭率随其质量和弹性散射截面的变化。湮灭的副产品之一，μ子中微子，可能会被下一代中微子望远镜观测到。先前对湮灭率的估计假设来自银河系暗晕的任何WIMP被太阳核的弹性散射捕获，并在太阳中迅速达到热平衡。我们表明，太阳的光学深度WIMP和行星的引力都有助于降低湮灭率低于这些估计。虽然我们发现，即将到来的km^3级中微子望远镜对~100 GeV WIMP的灵敏度与之前的估计几乎没有变化，但这些实验对~10 TeV WIMP的灵敏度可能比标准计算所建议的要低一个数量级。湮灭率的新估计将指导未来的实验设计，并改善从中微子事件率到WIMP参数空间的映射。
2009-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Can Neutron stars constrain Dark Matter?
我们认为，旧中子星的观测可以施加约束暗物质候选人，即使非常小的弹性或非弹性截面，和自湮没截面。我们发现，靠近银河系中心或球状星团中的老中子星可以保持一个原则上可以探测到的表面温度。由于它们的紧凑性，中子星可以有效地生成WIMP，即使WIMP到核子的截面服从当前直接暗物质搜索的限制，因此它们可以限制广泛的暗物质候选者。
2010-04-05 astro-ph.GA hep-ph
High Energy Neutrinos From Superheavy Dark Matter Annihilation
膨胀过程中产生的超重（$M>10^{10}$ GeV）粒子可能是暗物质，与它们的相互作用强度无关。强烈相互作用的超重粒子将被太阳捕获，它们在太阳中心的湮灭将产生高能中微子流，中微子望远镜应该可以探测到。根据粒子质量的不同，一个100公里探测器的事件发生率从每小时几个到每年几个不等。该过程的特征是τ中微子占优势，事件的能量谱相对平坦，范围从50 GeV到许多TeV，检测到的τ中微子的平均能量约为3 TeV。
2000-09-03 astro-ph hep-ph
BBN Constraints on the Hadronic Annihilation of sub-GeV Dark Matter
Department of Physics and Astronomy, University of Victoria（维多利亚大学物理与天文系）；TRIUMF（特利昂夫国家粒子加速器中心）；University of Victoria（维多利亚大学）
研究亚GeV暗物质通过p波湮灭在BBN中的约束，发现其对质子和中子的相互作用优于CMB和间接检测。
2026-09-16 hep-ph
Revisiting Big-Bang Nucleosynthesis Constraints on Dark-Matter Annihilation
我们研究了大爆炸核合成时期的暗物质湮灭对轻元素原始丰度的影响。通过考虑暗物质湮灭产生的反核子以及中子和质子在高能核子非弹性散射中的相互转换反应，改进了轻元素丰度的计算.通过比较原始轻元素丰度的理论预测与最新观测约束，我们得到了暗物质对湮灭截面的上界。并讨论了对某些粒子物理模型的启示。
2015-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting big bang nucleosynthesis with a new particle species : effect of co-annihilation with nucleons
本研究引入额外粒子物种$χ$，探究其与核子共湮灭对大爆炸核合成中$n/p$比值的影响，分析了不同质量与耦合强度下的演化规律，并指出该粒子的弹性散射效应可用于直接探测实验验证相关物理图景。
2024-06-21 astro-ph.CO hep-ph
Electromagnetic form factors of neutron and neutral stange hyperons in the oscillating view of point
基于BESIII合作组最近对电子正电子湮没反应生成中子和反中子对的精确测量，在类时区测定了中子的有效形状因子，发现中子的有效形状因子小于质子的有效形状因子.中子的有效形状因子与质子的情况相似，呈现出周期性的变化。这里，对$Λ$、$Σ^0$和$Ξ^0$进行比较分析。关于电荷为零的$Λ$、$Σ^0$和$Ξ^0$的有效形状因子的可用数据的拟合允许显示在其有效形状因子中的振荡行为的普遍现象。不过，这需要通过未来的精确实验来证实。对这一现象的理论和实验研究有助于阐明电子正电子湮没过程的反应机理。
2021-12-22 hep-ex hep-ph nucl-ex
High-energy neutrino signals from the Sun in dark matter scenarios with internal bremsstrahlung
我们调查的前景，观察高能中微子信号从暗物质湮灭在太阳的情况下，暗物质是一个马约拉纳费米子耦合到夸克和色标量通过汤川耦合。在这种最小的情况下，太阳中的暗物质捕获和湮灭可以在单个框架中进行研究。我们发现，对于小的和中等的质量分裂之间的暗物质和有色标量，2至3湮灭$q \bar q g$中起着核心作用的捕获暗物质粒子的数量的计算。另一方面，2 - 3次湮灭到$q \bar q Z$中，尽管它的分支分数很小，但在最高能量下，对地球上中微子通量的贡献最大。我们使用IceCube观测太阳的模型参数计算的限制，我们讨论了它们的相互作用与平衡的捕获和湮灭在太阳和热暗物质生产的要求。我们还比较了IceCube的限制，从直接检测，反质子测量和对撞机搜索的限制。
2013-12-18 astro-ph.HE hep-ph
On the Oscillation of Neutrinos Produced by the Annihilation of Dark Matter inside the Sun
被太阳捕获的暗物质粒子的湮灭可以导致在中微子探测器中可观察到的中微子通量。考虑到这些暗物质粒子是非相对论性的，如果一对暗物质湮灭为一对中微子，中微子的光谱将是单色的。我们表明，在这种情况下，即使在太阳内部的生产点平均后，振荡概率的振荡项不平均为零。这导致了有趣的可观察到的特征的μ子轨道事件的数量的年度变化。我们表明，由于太阳内部的暗物质的热分布的光谱涂抹太小，洗出这种变化。指出了利用中微子望远镜测量μ子径迹数的年变化来研究暗物质湮灭产生的中微子初始味成分的可能性。
2010-06-14 hep-ph
KM3NeT upper bounds of detection rates of solar neutrinos from annihilations of dark matter at the solar core
到目前为止，弱相互作用大质量粒子（WIMP）仍然是暗物质最受欢迎的候选者之一。如果这些弱相互作用粒子在太阳核心内被引力捕获，它们可能会产生高能中微子作为最终产物，以防它们在太阳核心发生自湮灭。在这项工作中，我们解决了这种中微子在拟议的KM 3 NeT探测器的可探测性。在KM 3 NeT的这种中微子的检测率的上限计算的情况下，一个通用的暗物质的情况下，也当粒子暗物质的特定模型被选择。在这项工作中，不同的湮灭暗物质质量的μ子事件率的上限计算的情况下，暗物质湮灭通道（例如$b\bar{b}~, W^+W^-, Z\bar{Z} $等）。这些上限也计算通过考虑暗物质散射截面使用上限从PandaX-4 T直接暗物质搜索实验获得。
2023-03-14 hep-ph
Indirect Detection of Little Higgs Dark Matter
具有T宇称的小希格斯模型包含一个有吸引力的暗物质候选者，即重光子。我们计算了重光子湮灭成Z-光子对的截面，结果比以前计算的双光子末态的截面高得多。不幸的是，即使有这种增强，来自银河系重光子湮灭的单色光子通量也不太可能被GLAST或目前运行的大气切伦科夫望远镜探测到。我们还计算了太阳和地球捕获的重光子湮灭产生的高能中微子的通量。这种中微子产生的上行μ介子的最大通量约为1 yr^{-1}km^{-2}。
2006-10-26 hep-ph
Dark Matter Interpretation of Neutron Multiplicity Anomalies
本文提出用辐射规范模型解释地下中子多重数异常，将其归因于WIMP暗物质与铅靶的中微子-核子带电电流跃迁，若验证成功将实现暗物质首次地面间接探测。
2023-11-28 hep-ph
Exploring dark sector parameters in light of neutron star temperatures
利用中子星作为暗物质探测器的研究近年来受到了广泛的关注，无论是由于暗物质湮灭引起的加热，还是在暗物质存在下的稳定性。在本工作中，我们研究了自旋- $1/2$费米$χ$在$U(1)_{X}$下荷电的暗扇区.在NS中通过DM湮灭可以产生$U(1)_{X}$规范群的质量规范玻色子$V$。产生的规范玻色子在离开NS之前可以衰变成标准模型（SM）粒子，尽管它与SM粒子的耦合很小。因此，我们进行了系统的研究$χ\barχ\to2V\to4{\rm SM}$作为一个新的加热机制，除了$χ\barχ\to2{\rm SM}$和动力学加热DM重子散射NS。还考虑了由$χV$散射引起的自陷效应。我们假设的一般框架，$V$和SM规范玻色子之间的动力学和质量混合项。这使得即使对于$m_V\ll m_Z$，$V$和SM费米子之间也存在矢量和轴矢量耦合。值得注意的是，当粒子相对论散射时，轴向矢量耦合的贡献不可忽略。我们指出，上述方法DM诱导NS加热尚未采用在最近的分析。还讨论了未来望远镜对NS表面温度的上述影响的探测能力。
2021-08-30 astro-ph.HE hep-ph
Solar Gamma Ray Constraints on Dark Matter Annihilation to Secluded Mediators
我们认为间接检测的暗物质是在太阳中捕获，随后湮灭的长寿暗介质。如果这些介质在衰变之前逃离太阳，它们可以通过介质直接衰变为光子或通过介质衰变产物的韧致辐射和强子化产生引人注目的伽马射线信号。使用最近的测量从HAWC天文台，我们确定模型独立的限制重暗物质的数量级更强大的比直接检测实验，自旋相关和自旋无关的散射。我们还考虑了一个很好的动机模型，其中费米暗物质湮灭暗光子。对于这样一个现实的情况下，太阳伽马射线约束的强度降低，相比理想的情况下，因为暗物质捕获截面和介质寿命相关。尽管如此，太阳伽马射线的约束使我们能够排除以前不受约束的暗光子参数空间的区域。
2021-09-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Distinguishing among dark matter annihilation channels with neutrino telescopes
我们研究了利用中微子流区分暗物质湮灭通道的前景，这些通道来自于在太阳内部湮灭的引力捕获的暗物质粒子。我们表明，即使考虑到能量重建的实验误差，所包含的μ子轨道的光谱可以用来区分中微子终态的规范玻色子/带电轻子终态，并确定其相应的分支比。我们还讨论了太阳内部的$ν_τ$再生效应作为一种新的方法来区分末态中微子的味道。这种效应在μ子光谱中得到证实，对于质量超过300 GeV的暗物质来说，这种效应变得很重要。区分初级中微子和它们的味道可以使用来自与IceCube/DeepCore阵列具有相同能力和有效体积的探测器的多年数据来实现。
2012-07-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Interpreting the bounds on Solar Dark Matter induced muons at Super-Kamiokande in the light of CDMS results
利用CDMS实验中观测到的两个信号事件，通过对CDMS II合作的分析，讨论了最近对暗物质-核子弹性散射截面的限制。在这些限制下，我们试图解释由太阳中产生的中微子引起的上行μ子的检测率的超神冈（SK）界限，这些中微子来自太阳核心捕获的暗物质（WIMPs）的湮灭产物的衰变。在SK使用CDMS边界的不同湮灭通道的上行μ子的计算速率被发现是低于预测的上限，这样的上行μ子率在SK的订单。因此，存在的空间，用于解释SK边界的CDMS限制的计算速率的增强（提升）。预计该特征将代表具有当前CDMS限值的PAMELA数据。我们还显示了这种可能的增强因子（升压）对WIMP质量不同的WIMP湮没通道的依赖性。
2010-03-02 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter and bubble nucleation in old neutron stars
我们研究了在老中子星致密冷核中，由于存在自湮灭的暗物质组分$χ$而引起的夸克物质液滴成核的几率。使用一个参数化的形式的状态方程的强子和夸克相的普通物质，我们探索的热力学条件下，液滴形成的能量注入促进$χ$自湮灭。我们得到的液滴成核时间作为暗物质候选质量，$m_χ$的函数。我们讨论进一步的观测结果。
2019-11-10 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Neutron Stars as Dark Matter Probes
我们研究了暗物质在中子星上的吸积是否会产生任何可见的外部效应。被捕获的暗物质随后湮灭，将加热中子星，尽管这种效应似乎太小，无法以可观测的速率加热靠近的中子星，而银河系中心的中子星被尘埃所掩盖。非湮灭性的暗物质会聚集在中子星的中心。在一个暗物质非常密集的区域，比如在银河系中心，一颗中子星可能会吸积到足以使它在小于宇宙年龄的时间内坍缩。我们计算了稳定的暗物质-核子截面的值会在大范围的质量下导致这种情况发生。
2010-04-05 astro-ph.GA hep-ph
Radiation from matter-antimatter annihilation in the quark nugget model of dark matter
重新讨论了暗物质的夸克块金模型中正电子云的性质。在这个模型中，暗物质粒子被表示为由大量夸克或反夸克组成的致密复合体，其重子总数为$B\sim 10^{24}$。这些粒子在银河系中的数量密度非常小，这使得它们对所有DM探测实验和宇宙学观测都是“黑暗的”。在这种情况下，反夸克块金扮演着特殊的角色，因为它们可能会在与可见物质的湮灭中表现出来。研究了自由电子、氢气和氦气与反夸克核团正电子云碰撞中的电子正电子湮没。结果表明，强反夸克块金电场能破坏正电子偶素、氢原子和氦原子，阻止电子深入正电子云，从而使电子正电子湮没的几率降低近5个数量级.因此，QN正电子云中的电子湮灭不能解释SPI/INTEGRAL探测器在我们星系中心观察到的能量为511 keV的光子。这些光子可以通过不同的机制来解释，其中QN捕获质子，这些质子与夸克核心中的反夸克湮灭或转化为中子，从而减少QN核心电荷并增加QN温度。结果，QN将正电子丢失到空间，并在那里与电子湮灭。质子湮灭产生的带电π介子会产生更多的正电子。另一种表现可能是来自$π^0$衰变的光子发射。
2021-09-11 astro-ph.HE hep-ph
Interpretations of galactic center gamma-ray excess confronting the PandaX-II constraints on dark matter-neutron spin-dependent scatterings in the NMSSM
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质（DM）最有吸引力的候选者之一，而次极小超对称标准模型（NMSSM）中最轻的中性伴子（$\widetildeχ^0_1$）是WIMP的一个有趣的实现。银河系中心过剩（GCE）可以用天空中的WIMP DM湮灭来解释。在这项工作中，我们考虑$Z_3$ -NMSSM的单线态$S$和Singlino $\widetilde{S}^0$组件中发挥重要作用的希格斯和DM部门。我们的分析参数的指导下，我们进行了数值扫描的NMSSM参数空间的GCE的解释，考虑各种观测量，如标准模型（SM）的Higgs数据测量的ATLAS和CMS实验，和$B$ -物理观测量$BR(B_s\rightarrow X_sγ)$和$BR(B_s\rightarrow μ^+μ^-)$。我们发现，耦合$C_{A_1 b\bar{b}}$在$\langle σ_{b\bar{b}} v \rangle _{0}$和耦合$C_{Z \widetildeχ^0_1 \widetildeχ^0_1}$在DM-中子自旋相关（SD）散射率$σ^{SD}_{\widetildeχ^0_1-N}$之间的相关性，使我们获得的GCE解释的所有样品被排除在PandaX-II的结果。虽然DM共振湮灭场景可能超出了我们的分析近似和扫描策略的范围，但上述相关性可能是未来实验的合理动机，例如PandaX-nT，以…
2018-05-23 astro-ph.HE hep-ph
Double dark-matter admixed neutron star
中子星中的暗物质可以从其前身的一生中存在，也可以被这个紧凑的物体捕获。通过每一步进入中子星的暗物质的性质可能各不相同。在这里，我们研究了暗物质对中子星结构的影响。本文将二流体理论推广到三流体理论，并利用星系转动曲线的物态方程，研究了双暗物质混合中子星的结构。被认为是这些恒星的中子和暗物质部分的行为。此外，还研究了暗物质状态方程对可见光和暗物质贡献不同的恒星的影响。研究了这些恒星在不同暗物质状态方程下的引力红移。
2018-07-04 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Dark Matter Searches for Monoenergetic Neutrinos Arising from Stopped Meson Decay in the Sun
暗物质在被太阳核散射后可以被太阳引力捕获。在太阳中心捕获和积累的暗物质的湮灭可能会导致暗物质最可检测和识别的信号之一。对湮灭产物衰变中产生的高能中微子的研究对暗物质与原子核的自旋相关散射截面产生了极强的竞争性约束。近年来，由暗物质湮灭产生的低能中微子信号被认为是一种竞争和互补的搜索策略。这些高多重性的强子簇射产生了大量的π介子，它们将在太阳中停留并衰变，从而产生独特的亚GeV中微子信号。在这里，我们改进了以前的工作，考虑单能中微子信号所产生的π介子和K介子衰变。我们考虑在液体闪烁，液氩，水切伦科夫探测器搜索，并找到非常有竞争力的灵敏度为几个GeV的暗物质质量。
2015-11-25 astro-ph.HE hep-ph
Multi-frequency test of dark matter annihilation into long-lived particles in Sirius
本文提出将天狼星系统作为间接探测暗物质湮灭产生的长寿命粒子的目标，结合瞬发辐射、逆康普顿散射和同步辐射机制，利用Fermi-LAT和SKA望远镜估算了暗物质-质子散射截面的上限。
2024-07-31 astro-ph.HE hep-ph
Probing the coupling of heavy dark matter to nucleons by detecting neutrino signature from the Earth's core
我们认为，从地球的核心中微子签名的检测可以有效地探测耦合的重暗物质（$m_χ>10^{4}$ GeV）的核子。我们首先注意到，在这样的质量范围内直接搜索暗物质（DM）提供的约束比搜索$m_χ\sim 100$ GeV所提供的约束要宽松得多。此外，由于衰减效应，太阳内部DM湮灭产生的中微子能量在太阳表面不会超过几个TeV。因此，失去了对重DM耦合的灵敏度。最后，星系晕中微子特征的探测只能探测DM湮灭截面。我们目前的中微子事件率在冰立方和KM 3 NeT所产生的中微子通量的湮灭地球捕获DM重于$10^{4}$ GeV。在此质量范围内，给出了IceCube和KM 3 NeT对自旋无关的DM-质子散射截面$σ_{χp}$的灵敏度.
2014-09-10 astro-ph.HE hep-ph
Milky Way White Dwarfs as Inelastic Dark Matter Detectors
SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford（斯坦福直线加速器中心）；University of Victoria（维多利亚大学）；TRIUMF（崔姆夫）
本研究提出银河系中心白矮星可作为非弹性暗物质探测器，通过外部湮灭产生伽马射线信号，并与H.E.S.S.观测比较，给出TeV尺度IDM散射截面限制及暗光子介导和higgsino模型参数约束。
2026-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Capture of Electroweak Multiplet Dark Matter in Neutron Stars
如果暗物质与核子有相当大的散射截面，它就能有效地被中子星捕获。它的能量然后通过恒星内部的散射和湮灭以热量的形式转移到中子星。这种加热效应可以通过对附近古老恒星的专门温度观测来检测，为暗物质搜索提供了一种替代方法。在本文中，我们表明，对于电弱多重态暗物质，这种搜索策略可以探测参数区域，这是未来的暗物质直接探测实验所达不到的。为了系统地了解这一点，我们根据电弱电荷对此类暗物质候选物进行分类，并通过高维有效算符研究紫外物理的影响。然后，我们表明，如果紫外物理的影响是相当大的，暗物质核子弹性散射截面变得足够大，而如果它被抑制，那么DM多重态的组件之间的质量分裂得到足够小，使非弹性散射过程是可操作的。在任何情况下，电弱多重态暗物质粒子被有效地捕获在中子星中，使得对老中子星的温度观测的搜索策略很有希望。
2022-10-09 hep-ex hep-ph
Multi-GeV neutrinos due to neutro anti-neutron oscillation in Gamma-Ray Burst Fireballs
长和短的伽马射线暴被认为分别是由大质量恒星的坍缩和致密双星的合并产生的。通过对伽马射线暴火球中中子反中子振荡的假设，我们证明了由于反中子与背景中子的湮灭，可以产生19-38 GeV的中微子和反中微子。这些中微子和反中微子将在5-10 GeV中微子之前产生，这是由于中子与火球其余部分的动力学解耦。对这些中微子的观测将使我们更清楚地了解伽玛射线暴祖先的性质，也是超越标准模型的物理学的一个独特特征。本文还讨论了未来探测这些中微子的可能途径。
2007-02-27 hep-ph
Dark matter in the solar system III: The distribution function of WIMPs at the Earth from gravitational capture
在这最后一个系列的三个弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质在太阳系中，我们专注于WIMP绑定到系统的引力散射了行星。我们提出了一个玩具太阳系中的WIMP轨道模拟只包括太阳和木星。正如以前的工作所建议的，我们发现，在地球上的引力捕获的WIMP的密度是小的，在很大程度上不敏感的弹性散射在太阳的细节。然而，我们发现引力捕获的WIMP的密度可能会受到外部银河系引力场的影响。如果这些场不重要，那么地球上引力捕获的WIMP的密度应该与太阳系中弹性散射捕获的WIMP的最大密度相似。使用标准的假设晕WIMP分布函数，我们发现，引力捕获的WIMP的直接检测事件率的贡献可以忽略不计。虽然这些WIMP确实主导了地球中WIMP的湮灭率，但中微子望远镜中的事件率太低，无法在下一代中微子望远镜中观察到。
2009-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
