The FIMP-WIMP dark matter in the extended singlet scalar model
我们探索最简单可行的暗物质模型与一个真正的单重标量，矢量类单重态和二重态费米子。与费米子扇区相关联的汤川耦合对通过冻结机制获得电流遗迹密度起着至关重要的作用。我们讨论了最近的μ子异常磁矩实验数据和遗迹密度的约束。我们还进行了对撞机分析的FIMP暗物质的背景下，14 TeV的LHC实验与MATHUSLA 100/200探测器。我们的分析表明，在14 TeV大型强子对撞机上，使用积分亮度$\mathcal{L}=10^6 ~{\rm fb^{-1}}$可以获得足够的重电荷费米子轨道事件$>3$。
2022-01-24 hep-ph
WIMP-FIMP option and neutrino masses via a novel anomaly-free B-L symmetry
提出一种无反常的 $U(1)_{B-L}$ 模型，通过标量真空期望值层级区分 WIMP 和 FIMP 暗物质，实现两者共存并规避探测限制，同时探讨了 Majorana 中微子质量的高维算符。
2025-03-04 hep-ph
Two-component WIMP $-$ FIMP dark matter
本文提出一个同时包含矢量 WIMP 和费米子 FIMP 的双组分暗物质模型，以解释中微子质量与暗物质丰度，并研究其产生机制、实验约束、一阶相变引力波信号及电弱重子生成的可能性。
2023-09-21 hep-ph
Mixed WIMP-FIMP scenario in a two-component dark matter model
该研究在双组分暗物质模型中探讨混合WIMP-FIMP机制，通过随机扫描分析两种候选者（标量S和费米子χ）的可行参数空间，发现不同质量区域受直接探测约束，并给出耦合条件。
2025-10-10 hep-ph
WIMP/FIMP dark matter and primordial black holes with memory burden effect
Tokai University（东海大学）
研究通过记忆负担效应延长原初黑洞寿命，探讨WIMP/FIMP作为暗物质候选者的可行性，提出DM粒子不热化条件及总暗物质丰度计算方法。
2026-04-16 astro-ph.CO hep-ph
A two-component vector WIMP -- fermion FIMP dark matter model with an extended seesaw mechanism
我们考虑标准模型的一个扩展，它解释了中微子的质量，并具有丰富的暗物质现象学。该模型有两个暗物质候选者，一个矢量WIMP和费米子FIMP，其残余密度之和与总暗物质丰度相匹配。我们广泛地研究了暗物质的产生机制及其与中微子部门的联系，以及目前和未来实验的各种限制。模型中的额外标量场可能在早期宇宙中引起一级相变。我们研究了与一级相变有关的随机引力波的产生。我们表明，相变可以是强的，因此该模型可能满足一个成功的电弱重子生成的必要条件之一。本文还讨论了与相变有关的引力波的可探测性.
2022-12-28 astro-ph.CO hep-ph
Two component WIMP-FImP dark matter model with singlet fermion, scalar and pseudo scalar
我们研究了一个含有费米子和标量的双组分暗物质模型。在这种情况下，标准模型（SM）是由费米子，标量和一个额外的赝标量扩展。假设费米子分量具有整体${\rm U(1)}_{\rm DM}$，并通过Yukawa相互作用与赝标量相互作用，而另一个分量--标量则具有$\mathbb{Z}_2$对称性。这确保了两种暗物质成分的稳定性。尽管本模型的拉格朗日量是CP守恒的，但当伪标量获得真空期望值（VEV）时，CP对称性自发破缺。在本模型中的暗物质的标量分量也发展了一个VEV自发破缺的$\mathbb{Z}_2$对称性。因此，暗扇区和SM扇区的各种相互作用是通过SM类希格斯玻色子玻色子、赝标量类希格斯玻色子和单重标量玻色子的混合进行的。我们发现，银河系中心观测到的γ射线过剩、碰撞星系团中暗物质的自相互作用以及英仙座、仙女座等天体的3.55 keV X射线线都可以用我们提出的两组分暗物质模型同时解释。
2016-12-27 hep-ph
The singlet scalar as FIMP dark matter
单重标量模型是标准模型的最小扩展，可以解释暗物质。我们指出，在这个模型中的暗物质约束不仅可以满足已经考虑的WIMP政权，但也为更小的耦合，弱相互作用大质量粒子（FIMP）政权。在它里面，暗物质粒子在早期宇宙中缓慢产生，但从来没有足够的数量达到热平衡或在它们之间湮灭。这种替代框架与WIMP方案一样简单和具有预测性，但它产生了完全不同的暗物质现象学。在回顾了FIMP模型中暗物质遗迹密度的计算之后，我们详细研究了早期宇宙中暗物质丰度的演化以及遗迹密度随模型参数的变化。我们发现了一个新的与单重态模型相容的暗物质区域，其特征是单重态质量在GeV到TeV范围内的耦合度为10^-11到10^-12。因此，预期在直接或间接检测实验中没有信号。最近的实验界限的正确解释，这个新的可行区域的相关性被强调。
2011-05-09 hep-ph
Z' portal dark matter from post-inflationary reheating: WIMPs, FIMPs, and UFOs
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文研究了通过重$Z'$介质在后期膨胀再加热期产生暗物质的机制，发现UFO机制在特定参数范围内能有效产生冷暗物质。
2025-12-03 astro-ph.CO hep-ph
WIMP and FIMP Dark Matter in Singlet-Triplet Fermionic Model
我们提出了一个包含三重态费米子，一个三重态标量和一个单重态费米子的扩展模型，它可以解释中微子质量和暗物质。一个费米子的三重态和一个单重态在$Z_2$对称下是奇数，因此该模型具有两种可能的暗物质候选者。剩下的两个$Z_2$ -偶三重态费米子可以再现中微子质量和振荡参数，与观测结果一致。我们考虑的情况下，单线态有微弱的耦合，而三重态是弱相互作用，并调查不同的可能性再现所观察到的暗物质遗物密度。这包括从冻结和从单线态的衰变产生三线态WIMP，以及从属于热浴或热解耦的颗粒的衰变产生单线态的冻结。虽然冻结的生产通常是由衰变过程中，我们也展示的情况下，浴粒子的湮灭给最终的遗物密度作出重大贡献。这发生在新标量低于TeV标度时，因此在LHC的范围内。次轻的奇粒子可以是长寿命的，并且可以改变BBN对轻元素丰度的成功预测，这些约束在单线态或三线态是长寿命粒子的情况下都是相关的。在三元组是DM的情况下，模型受到正在进行的直接，间接和对撞机实验的约束。当单重态是DM时，作为次轻的奇粒子的三重态可以是长寿命的，并且可以在建议的MATHUSLA探测器上探测。最后，我们还讨论了三重态费米子和标量在大型强子对撞机上的探测前景。
2022-11-27 hep-ph
Dark matters are Inert, or FIMPy, or WIMPy or UFOy: An inflationary gravitational particle production
Indian Institute of Technology, Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（印度科学教育研究所贝尔哈姆普尔分校）
本文研究了暴胀引力粒子产生对暗物质物理的影响，分析了四种不同类型的暗物质行为，扩展了可行参数空间并保持与现有约束一致。
2026-03-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Two-step strongly first-order electroweak phase transition modified FIMP dark matter, gravitational wave signals, and the neutrino mass
考虑到宇宙的电弱相变历史，我们研究了暗物质的动态冻结产生。粒子的热质量随温度的变化可以改变产生暗物质的衰变和散射过程的运动学阈值，这可能导致暗物质遗迹丰度的增加或减少。在对撞机和引力波探测器上可以探测到由隐标量触发的第二阶段强一阶电弱相变。在暗生模型中，用狄拉克中微子质量解释了两步SFOEWPT修正的晚衰变FIMP暗物质。
2019-02-20 astro-ph.CO hep-ph
Searching for feebly interacting dark matter at colliders and beam-dump experiments
尽管暗物质存在的证据令人信服，但它的确切性质仍然是现代物理学中的主要开放问题之一。对于最受欢迎的暗物质候选者之一--弱相互作用大质量粒子（WIMP），人们已经进行了大量的实验研究，但是还没有任何结论性的探测。因此，这些搜索对WIMP范式有很强的约束。因此，社会开始考虑能够避开强大的实验限制的替代品。这样的候选人，已经获得了很多的关注，在最近几年是弱相互作用的大质量粒子或FIMP。与WIMP不同，FIMP具有非常弱的相互作用。因此，它不能达到需要通过冻结产生的平衡状态。尽管有这些微弱的相互作用，仍然有各种各样的机制能够在我们的宇宙中产生观测到的暗物质。在这项工作中，选择这些机制，如冻结或转换驱动的冻结，进行了详细讨论。由于这些FIMPs与标准模型粒子的相互作用非常微弱，因此难以通过常规的直接和间接检测搜索来探测这些粒子。相比之下，微弱的耦合产生与DM耦合的长寿命粒子，因此这可以是FIMPs的确凿证据。因此，本论文将集中在寻找长寿命的粒子，无论是在强子对撞机和束流转储实验。为了做到这一点，FIMP模型的分类已经提出了本博士学位的背景下，其中潜在的生产机制，以确定一个可行的参数空间。在这个框架内，现有的和潜在的未来的搜索长寿命粒子进行了讨论，并适用于一个子集的建议的分类。
2022-12-19 hep-ph
Constraining FIMP from the structure formation of the Universe: analytic mapping from $m_{\mathrm{WDM}}$
相对于弱相互作用大质量粒子，弱相互作用大质量粒子是一种有趣的暗物质候选者。光（keV尺度）FIMP DM特别令人感兴趣：它的辐射衰减在X射线光谱中留下了线信号;它是温暖的暗物质（WDM），并改变了宇宙的银河系尺度结构形成与WIMP DM。一旦报告了可能的X射线线（例如，$3.5 \,\mathrm{keV}$线和$7 \,\mathrm{keV}$ FIMPDM推断），必须检查该FIMPDM是否与结构形成相容。这里有一个问题：对WDM的结构形成约束通常以所谓的热WDM质量$m_{\mathrm{WDM}}$来报告，其不能直接应用于FIMP参数。在本文中，我们介绍了一个基准的FIMP模型，代表了广泛的一类FIMP模型。该基准的一大优点是，我们可以推导出由冷冻过程产生的FIMPs的非热相空间分布的解析公式。通过进一步导出某个“温暖度”量，我们可以解析地将$m_{\mathrm{WDM}}$映射到FIMP参数。我们的分析图表明，$7 \,\mathrm{keV}$ FIMP DM，没有熵产生或退化的光谱，是在紧张局势与最新的莱曼- $α$森林数据。我们的分析地图将是非常有用的观测约束和报告的X射线线的未来更新。它也是非常容易将我们的解析公式纳入玻尔兹曼求解器，使线性物质功率谱是容易获得的。我们的基准模型将促进FIMP搜索和粒子物理模型的建立。
2019-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Non-Abelian Vector Boson as FIMP Dark Matter
在这个分析中，我们证明了冻结实现的非阿贝尔矢量玻色子暗物质（DM）。我们选择阐述一个现有的$SU(2)_N$扩展（$N$代表中性）的标准模型（SM）与额外的$U(1)=S^{'}$全球对称性，稳定的矢量玻色子（$X,\bar{X}$）DM通过完整的$S=T_{3N}+S^{'}$和最轻的奇数$S$粒子。分析表明，即使在与热浴平衡的$ζ_1^{0,\pm}$冻出之后，来自较重标量双重态$ζ_1^{0,\pm} \to ζ_2^{0,\pm}X$的衰变对DM的冻入产生的贡献也是重要的。此外，中性成分的$SU(2)_N$标量三重态（$Δ$），负责中微子质量的产生在这个框架中，原来作为额外的DM模型，并提供了一个多组分冻结DM设置探索。通过对CMB、BBN和AMS-02界的约束估计，得到了允许的参数空间。这项工作很好地补充了冻结实现（$X,\bar{X}$）作为弱相互作用的大质量粒子（WIMP），并区分它通过稳定的电荷轨道签名在对撞机相比，轻子信号过剩，在WIMP的情况下发现。
2020-01-21 hep-ph
Two Component Feebly Interacting Massive Particle (FIMP) Dark Matter
我们探索的想法，即弱相互作用的大质量粒子（FIMP）的框架下的两个组件的单重标量模型的粒子暗物质的替代候选人。单重标量暗物质已被证明是弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的可行候选者。在FIMP方案中，暗物质粒子在早期宇宙中通过“热熔入”机制缓慢产生，并且由于其极小的耦合，它们永远不足以达到热平衡或在宇宙等离子体内部经历对湮灭。我们证明，对于较小的耦合，所需的冻结过程中，两个组件的标量暗物质模型在这里考虑可能是一个可行的候选人FIMP。在这种情况下，粒子物理学的标准模型是由两个规范单态实标量扩展的，它们的稳定性受到未破缺的$Z_{2}\times {Z'}_{2}$对称性的保护，并且假设它们在自发对称性破缺之后没有获得VEV。我们探讨了可行的质量区域，在目前的两个标量DM模型，是根据FIMP的情况。我们还探讨了这两个组件的质量上限从考虑他们的自我相互作用。
2017-10-11 hep-ph
FIMP Dark Matter Freeze-in Gauge Mediation and Hidden Sector
我们探讨了暗物质冻结机制的规范调解框架内，其中涉及一个隐藏的弱相互作用大质量粒子（FIMP）与信使领域微弱耦合，而信使仍然在热浴。FIMP是一般亚稳超对称（SUSY）破缺模型中赝模的费米子分量，位于隐藏扇区中。超对称破碎尺度和弱耦合决定了FIMP的残留丰度和质量。引力伴子是规范调解框架中典型的暗物质候选者，它与FMP的冻结一起贡献了暗物质遗迹的丰度。因此，隐藏扇区变成了两个分量，FIMP和引力伴子都驻留在超对称破坏隐藏扇区中。我们指出，FIMP和引力子之间的比例是由超对称性破缺是如何传达给信使。特别是当FIMP主导隐藏扇区时，引力伴子成为隐藏扇区中的次要贡献者。同时，中性伴子被认为是冻结机制中的弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质候选者和可观测超对称粒子（LOSP）。在冻结规范中介模型的参数空间中，我们进一步发现中性伴子对当前暗物质遗迹密度的贡献是次主导的。我们的结果链接超对称性破坏尺度规范调解框架与FIMP冻结在生产率导致自然和预测的情况下，研究的暗物质在隐藏的部门。
2018-05-10 hep-ph
Ultra-relativistic freeze-out: a bridge from WIMPs to FIMPs
本文重新审视了超相对论退耦（UFO）暗物质产生机制，发现在取消暴胀后瞬时再加热近似时，UFO能产生冷暗物质并解释全部遗迹密度，且作为WIMP与FIMP机制间的必要过渡桥梁。
2025-11-03 astro-ph.CO hep-ph
From WIMP to FIMP during reheating: collider vs non-collider probes for p-wave annihilation
Institute of Physics（印度物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立大学）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）；Indian Institute of Science Education and Research, Thiruvananthapuram（印度科学教育与研究学院（特鲁万南特拉普拉姆））；SRM University-AP（SRM安得拉邦大学）
在微扰再加热框架下，研究暗物质从冻结到冻结产生的转变，通过有效算符与可见扇区相互作用，探讨多种新物理探针对再加热时代和超出标准模型新物理的约束能力。
2026-05-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
FIMP realization of the scotogenic model
暗生模型是超越标准模型的最简单的物理学场景之一，可以在TeV尺度上解释中微子质量和暗物质。它包含另一个标量二重态和三个额外的单重态费米子（N_i），在Z_2对称性下都是奇数。在本文中，我们研究的可能性，暗物质候选人，N_1，没有达到热平衡，在早期宇宙，使它的行为作为一个弱相互作用的大质量粒子（FIMP）。在这种情况下，我们发现暗物质的冻结产生完全由奇标量的衰变决定。我们计算得到的暗物质丰度，并研究其依赖模型的参数。冻结机制被证明是能够占所观察到的遗物密度在很宽的范围内的暗物质质量，从千电子伏的TeV规模。除了冻结外，N_1遗迹密度还受到次轻奇粒子晚期衰变的进一步贡献，我们也分析了这种贡献。最后，我们考虑的可能性，暗物质粒子是一个WIMP，但收到额外的贡献，其遗迹密度从FIMP（N_1）的衰变。在这种情况下，通常预期直接和间接检测实验中的重要信号。
2014-05-16 hep-ph
Correlating Gravitational Waves with $W$-boson Mass, FIMP Dark Matter, and Majorana Seesaw Mechanism
通过引入三个右手中微子和一个新的暗生标量二重态，我们研究了标准模型的一个最小扩展，其中中性和带电组分之间的质量分裂是CDF合作新测量的$W$ -玻色子质量的原因.该模型不仅可以通过右手中微子与暗生标量的相互作用产生不为零的Majorana中微子质量，而且可以解释宇宙中以FIMP暗物质形式存在的缺失物质.我们还研究了质量分裂对一级电弱相变的影响，发现质量分裂可以进一步增强一级电弱相变的强度，从而在相变过程中诱发引力波，这可能被未来的探测器如U-DECIGO探测到.
2022-06-23 hep-ph
WIMPs, FIMPs, and Inflaton phenomenology via reheating, CMB and $ΔN_{eff}$
本文分析了暴胀后通过引力与非引力衰变通道的再加热动力学，结合$α$-吸引子模型探讨了暴胀子衰变、CMB功率谱与暗物质产生的联系，揭示了引力衰变在设定暗物质质量上限中的关键作用及FIMP和WIMP的实验现象学影响。
2023-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Heavy Neutrino as Dark Matter in a Neutrinophilic U(1) Model
研究在中微子亲和U(1)模型中，最轻重中微子作为暗物质候选者，通过WIMP或FIMP机制实现观测到的遗迹密度。
2024-05-24 hep-ph
Mixed Freeze-In and Freeze-Out Histories and Dark-Sector Decays in a $\mathbb{Z}_4$ Two-Scalar Model
UFMG（米纳斯吉拉斯联邦大学）
该研究探讨了 $\mathbb{Z}_4$ 两标量模型中暗物质衰变与冻结历史，揭示了非热多组件暗物质的可行机制。
2026-11-06 hep-ph hep-th
Probing the Scotogenic Dirac Model with FIMP Dark Matter and $ΔN_{\rm eff}$
本研究探究Scotogenic Dirac模型的FIMP实现方案，以最轻中性费米子为暗物质候选，分析其暗物质遗迹密度与$ΔN_{\rm eff}$影响，通过参数扫描确定了满足多类物理约束的可行参数空间。
2025-10-29 hep-ph
Sterile Neutrino Portal Dark Matter in $ν$THDM
本文在$ν$THDM中构建惰性中微子门户暗物质模型，利用TeV级惰性中微子连接暗物质与标准模型，并系统分析WIMP与FIMP两种情形下的产生、湮灭、衰变及实验约束。
2022-05-24 hep-ph
FIMPzilla dark matter and conformal sectors
本研究提出一种源于复合性等级问题最小扩展的超重弱耦合基本标量暗物质候选者FIMPzilla，其质量在10^10-10^18 GeV间可构成全部暗物质，遗迹丰度由与CFT耦合的冻结机制产生，约束来自张量标量比并展望了探测前景。
2023-11-10 hep-ph
Neutrino signals from electroweak bremsstrahlung in solar WIMP annihilation
$W$和$Z$规范玻色子或光子的韧致辐射可能是一个重要的暗物质湮灭通道。在许多流行的模型中，一对轻费米子的湮灭是螺旋抑制，这些韧致辐射过程可以解除抑制，从而成为主要的湮灭通道。由此产生的暗物质湮灭产物中含有大量的高能中微子成分。我们考虑太阳WIMP湮灭的情况下，电弱韧致辐射占主导地位，并计算由此产生的中微子光谱。通量包括在$χχ\rightarrow \barννZ$和$χχ\rightarrow \barν\ell W$等过程中产生的初级中微子，以及通过规范玻色子和带电轻子衰变产生的次级中微子。在讨论了中微子在太阳中的传播和味道演化之后，我们考虑了在地球上进行中微子探测的前景。通过与$W^+W^-$湮灭信号的比较，我们表明韧致辐射湮灭通道的探测前景是有利的。
2012-10-19 hep-ph
A Two-Component Dark Matter Model and its Associated Gravitational Waves
我们考虑扩展的标准模型，占μ子$g-2$紧张和中微子的质量和详细研究暗物质现象。考虑中的模型包括一个WIMP和一个FIMP标量暗物质候选者，从而产生两个组件的暗物质的情况。我们讨论了不同的制度和机制的生产，包括新的冻结在半生产，并表明，WIMP和FIMP一起组成今天观察到的遗物密度。额外标量场的存在允许一阶的相变。我们研究了真空态的演化，并讨论了与一阶相变有关的随机引力波信号。我们表明，引力波信号可以探测未来的引力波实验，可以作为一个补充的检测信号。
2022-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Last Electroweak WIMP Standing: Pseudo-Dirac Higgsino Status and Compact Stars as Future Probes
电弱WIMP受到直接探测、间接探测和对撞机实验的严格审查。尽管如此，最简单的WIMP之一，纯希格西诺（伪狄拉克）仍然难以捉摸。我们提出了一个最新的评估目前的实验约束中性伴子暗物质。目前纯希格西诺暗物质的最强束缚可能来自AMS-02对反质子的测量，尽管对这些结果的解释有相当大的不确定性。我们讨论了未来的天体物理观测是否可以提供新的方法来测试希格斯诺暗物质，特别是在具有挑战性的制度与两个中性希格斯诺之间的MeV质量分裂。我们发现，加热白矮星的湮灭捕获通过非弹性散射的希格斯玻色子可能是一个有用的探测，虽然它将需要具有挑战性的观测遥远的矮星系或令人信服的情况下作出大量的暗物质内容在半人马座欧米茄，一个球状星团，可能是一个破碎的矮星系的遗迹。白矮星和中子星为天文观测提供了一个目标，最终可能有助于关闭具有弱相互作用的暗物质参数空间的最后一个，也是最困难的角落。
2017-12-22 hep-ph
Strong First-Order Electroweak Phase Transition and Gravitational Waves in a $\mathbb{Z}_4$ Fermion-Scalar Dark Matter Model
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)（米纳斯吉拉斯联邦大学）
研究最小 $\mathbb{Z}_4$ 对称费米子-标量扩展标准模型能否同时实现暗物质、强电弱相变和引力波信号，发现暗物质与强一级相变的兼容性高度受限，仅在某些特定参数区域成立。
2026-10-01 hep-ph
A Brief Review on WIMPs in 331 Electroweak Gauge Models
在这项工作中，我们审查的背景下，一类模型是一个简单的扩展的电弱标准模型，规范对称性是由集团结构，$SU(3)_c\otimes SU(3)_L\otimes U(1)_X$的冷暗物质的问题。这个模型，在不同的版本，已经能够解决许多有趣的事实没有解释的标准模型。暗物质问题也应该考虑在内，因为缺失物质的问题已经成为目前建立的描述已知相互作用和宇宙学演化以及所观测宇宙内容的理论不完整的最大迹象之一。我们这样做，指出了一些成功的步骤，在这个方向上，并评论了一些困难的来源，他们的现象学和理论的实施。
2015-01-01 hep-ph
Testing freeze-in with axial and vector $Z'$ bosons
早期宇宙中弱相互作用大质量粒子（FIMP）暗物质的冻结产生是众所周知的和受约束的弱相互作用大质量粒子（WIMP）范式的一个有吸引力的替代方案。虽然具有挑战性，但FIMP暗物质的现象学一直受到越来越多的关注，并且在一些情况下是可能的。在这项工作中，我们有助于这方面的努力，考虑一个$Z^\prime$门户费米子暗物质，与$Z^\prime$具有矢量和轴向耦合和质量范围从兆电子伏到PeV。我们从直接探测、原子宇称违反、轻子反常磁矩、中微子-电子散射、对撞机和束流收集器实验中评估了冻结和冻结的界限。我们表明，FIMPs已经可以测试的大多数这些实验中的一种互补的方式，而WIMPs是特别可行的$Z^\prime$低质量制度，除了$Z^\prime$共振区。我们还讨论了$Z^\prime$的轴向耦合在我们的结果中的作用。因此，我们希望在FIMPs的背景下激励这个模型的具体实现，以及寻找这些难以捉摸的暗物质候选者。
2021-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Limitations of Freeze-in WIMP Dark Matter from Supercooled Phase Transitions
本文系统考察过冷一阶相变触发 WIMP 冻结的单组分暗物质模型，发现除既有标量模型外均不满足 T2 >> T1，从而限制最小模型构建。
2025-07-23 hep-ph
Beyond the Veil: Charting WIMP Territories at the Neutrino Floor
本文为终极暗物质直接探测实验建立WIMP理论基准，系统分析热冻结与冻结产生机制及非标准宇宙学对可探测参数空间的影响，为逼近中微子地板的下一代实验提供路线图。
2025-07-22 hep-ph
Dark matter coupling to electroweak gauge and Higgs bosons: an effective field theory approach
如果暗物质是在早期宇宙中作为冷热遗迹（弱相互作用大质量粒子-WIMP）产生的一种新粒子，那么它目前的丰度、在直接探测实验中与物质的散射、在间接探测实验中的湮灭特征以及在对撞机中的产生和探测，都关键地取决于WIMP与标准模型（SM）粒子的耦合。通常假设WIMP通过与夸克和轻子的相互作用耦合到SM部门。在本文中，我们探讨了WIMP通过电弱规范和希格斯玻色子耦合到SM扇区的可能性。在没有紫外完全粒子物理模型的情况下，我们采用有效场论来描述WIMP-SM耦合。我们认为标量和狄拉克费米子都是可能的暗物质候选者。从一个详尽的8维算符列表开始，我们详细计算了暗物质湮灭到所有可能的末态，包括gamma gamma，gamma Z，gamma h，ZZ，Zh，W + W-，hh和f fbar，并证明了它们之间的相关性.我们计算的质量尺度的有效场论获得正确的暗物质质量密度，以及由此产生的光子线信号。
2013-04-30 hep-ph
Direct and indirect detection of higgsino-like WIMPs: concluding the story of electroweak naturalness
满足电弱自然性条件的超对称模型一般含有质量不超过mh ~125 GeV的轻希格斯介子，而其它超对称粒子可能重得多。在R宇称守恒模型中，最轻的中性伴子则是类希格斯诺的弱相互作用粒子（尽管有不可忽略的高更诺成分），其热残余密度远低于测量值。这就为轴子留下了空间，使其可以充当共同的暗物质粒子。当地的弱相互作用物质丰度预计将低于标准估计值，直接和间接的检测率必须相应地重新调整。我们计算重新缩放的直接和间接的类希金森WIMP检测率的超对称模型，满足电弱自然条件。尽管重新标度，我们发现，吨级的稀有液体探测器可以探测整个类希格西诺的WIMP参数空间，所以这些实验应该要么发现WIMP或排除的概念，电弱自然的R-宇称守恒自然超对称模型。自旋相关或间接检测的前景更加有限，部分原因是重新缩放效应。
2013-03-15 astro-ph.HE hep-ph
Nonthermal dark matter models and signals
到目前为止，人们已经开展了许多探索弱相互作用大质量粒子的实验，如直接、间接和对撞机搜索。然而，迄今为止还没有发现WIMP的明确信号，这使我们怀疑WIMP是否是暗物质的候选者。考虑到这种情况，我们提出了两个模型，其中暗物质遗迹密度产生的亚稳粒子的衰变。在第一种模型中，亚稳粒子是一种弱相互作用的大质量粒子，即早期宇宙中冻结机制产生的所谓FIMP。在第二个模型中，衰变粒子是热产生的，与通常的WIMP相同。然而，粒子衰变成暗物质是由一个更高维的算子引起的。作为本文讨论的非热暗物质的一个有趣的现象学特征，由于内部韧致辐射而发生作为间接检测信号的强尖锐的伽马射线发射，尽管一些参数空间已经被这个过程排除。此外，结合其他实验和理论约束，如暗物质残余密度、大爆炸核合成、对撞机、γ射线和耦合微扰性等，讨论了这两个非热DM模型。
2016-03-04 hep-ph
Standard Model anatomy of WIMP dark matter direct detection II: QCD analysis and hadronic matrix elements
弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）在电弱尺度指定的模型系统地匹配到有效的理论在强子尺度的WIMPs-核散射观测值进行评估。计算了最低维夸克胶子有效算符完备基的反常维数和重夸克阈值匹配条件。求解了由此得到的QCD重整化群演化方程。评述了有关强子矩阵元的研究现状，给出了唯象图解，包括核子与重$SU(2)_W\times U(1)_Y$荷电WIMP散射普适极限的计算细节.几个以前低估的强子不确定性的情况下被孤立。结果连接任意指定的模型在电弱标度的基础上的$n_f=3$味QCD运营商。导出了非相对论核子有效理论中算符的完备基和通过$v^2/c^2$阶的Lorentz不变性约束。
2014-09-29 hep-ph
Non-thermal Dark Matter Production from the Electroweak Phase Transition: Multi-TeV WIMPs and "Baby-Zillas"
一阶电弱相变结束时的粒子产生在标准模型之外的理论中可能是相当普遍的。如果暗物质与希格斯场有相当大的耦合，那么它就可能通过这种机制大量产生。对于温度T_EW ~ 50-100 GeV的电弱相变，质量M_X > TeV的非热生成暗物质将在相变后的热化中幸存下来，然后可以潜在地解释在热暗物质成分太小或不存在的情况下观察到的暗物质遗迹密度。在这些情况下，暗物质可能是多TeV的WIMP，其残余丰度主要产生于电弱相变，或者是质量M_GUT >> M_X >> v_EW的“Baby-Zillas”，在早期宇宙中从未达到热平衡。
2012-11-23 astro-ph.CO hep-ph
The galactic 511 keV line from electroweak scale WIMPs
我们考虑了电弱尺度WIMP χ^0提供来自银河系中心的INTEGRAL/SPI 511 keV光子流的可能机制。我们考虑了WIMP谱中包含MeV尺度分裂的近简并态的情况，并着重讨论了银河系正电子的三种可能产生机制：（1）碰撞激发WIMP到附近的带电态，χ^0 + χ^0 -> χ^+ + χ^-，随后衰变产生正电子;（ii）星系星际介质中的核对WIMP的俘获，χ ^0 + N -> e^+ +（χ^- N）;以及（iii）附近一个从大爆炸中幸存下来的长寿命态的衰变，即χ^0_2 -> χ_1^0 + e^+ + e^-。我们发现，过程（i）需要一个横截面，这是显着大于幺正性的界限，过程（ii）是允许的幺正性，但不切实际的，由于地面上的限制的χ-N横截面，而过程（iii）是可行的，我们构建了一个简单的模型实现与单重暗物质场通过希格斯扇区与标准模型相互作用。
2007-03-12 astro-ph hep-ph
WIMP dark matter as radiative neutrino mass messenger
标准SU（3）x SU（2）x U（1）模型的最小跷跷板扩展需要两个电弱单重态费米子才能容纳树水平的中微子振荡参数。在这里，我们考虑一个次最小的扩展，轻中微子质量产生的辐射由两个电弱费米子：一个单线态和一个三重态下SU（2）。在宇称对称下，这些粒子应该是奇的，它们的混合产生了稳定的弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质候选者。对于GeV-TeV范围内的质量，它再现了正确的遗迹密度，并在核反冲直接探测实验中提供了可观察的信号。暗物质中的费米子三重态成分具有规范相互作用，这使得它在目前和不久的将来的对撞机实验中也是可探测的。
2013-09-23 hep-ph
Soft Collinear Effective Theory for Heavy WIMP Annihilation
在一大类弱相互作用大质量粒子（WIMP）模型中，WIMP质量$M$远高于弱标度$m_W$。这项工作确定了通用的Sudakov-型矩阵$\sim α\log^2 (2\,M/m_W)$破坏了湮灭过程的微扰理论的天真收敛。提出了一个有效场论（EFT）框架，允许系统地重申这些矩阵。大尺度分离的另一个影响是，电弱玻色子交换导致的长距离波函数失真导致了可观察到的截面变化。仔细计算EFT中的动量区域，可以严格地将这种所谓的索末菲增强从短距离硬湮灭过程中解脱出来。WIMP被建模为一个重粒子场，而轻的，充满活力的，最终状态的电弱规范玻色子被视为软和共线场。硬匹配系数计算在重整化尺度$μ\sim 2\,M$，然后演变到$μ\sim m_W$，其中电弱对称性破缺和相关的量子力学哈密顿量的匹配进行。的$SU(2)_W$三重标量暗物质候选人湮灭线光子的例子是用于具体性，允许下一个到领先的顺序修正和对数重算的影响的数值探索。对于$M \simeq 3$ TeV，相对于树级固定阶结果，由$\sim 3$的因子减少了经处理的Sommerfeld增强截面。
2014-11-03 hep-ph
Minimal Decaying Dark Matter and the LHC
我们考虑一个最小的暗物质模型，只有两个额外的状态，一个暗物质马约拉纳费米子和有色或电弱荷标量，没有引入任何对称性来稳定DM状态。我们确定了一个间接的DM信号将在未来的观测范围内的参数区域和DM遗物密度产生适合的意见。通过这种方式，我们在参数空间中找到两个可能的区域，对应于FIMP/SuperWIMP或WIMP DM。我们指出了这种情况下不同的对撞机信号，以及如何在组合检测的情况下测量不同的耦合。
2013-05-28 hep-ph
On UltraViolet Freeze-in Dark Matter during Reheating
没有任何确认的信号，从广泛的DM搜索激励我们超越传统的WIMP的情况。弱相互作用大质量粒子（FIMPs）范式提供了一个很好的替代方案，尽管它与热粒子的弱相互作用，仍然可以正确地产生遗迹丰度没有传统的DM信号。基于可重正化算子的超分辨FIMP通常存在耦合极小的缺点，而基于高维有效算子的紫外FIMP可以克服这一缺点。然而，它对早期宇宙的历史很敏感。以前的工作在再加热温度$T_{RH}$处终止这种灵敏度。我们受其紫外线敏感性的驱使，研究了更早的宇宙再加热时代的影响。我们发现，在通常的情况下，与$T_{RH}\gg m_{\rm DM}$，生产率在再加热过程中是非常小的，只要有效运营商尺寸$d \leq 8$。此外，我们还考虑了再加热过程中可能产生的介体的贡献。此外，我们研究了当$T_{RH}$甚至低于$m_{\rm DM}$时的情况，并且如果DM的质量不超过$T_{MAX}$，则DM可以在再加热期间直接产生。
2017-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Going all the way in the search for WIMP dark matter at the muon collider through precision measurements
本研究针对现有对撞机无法全面探测WIMP暗物质全质量范围的问题，分析μ子对撞机上暗物质粒子的在壳/离壳传播效应，证实高能μ子对撞机可覆盖直至0.1 PeV微扰边界的全部WIMP质量范围，为相关对撞机研发提供依据。
2022-12-22 hep-ph
Radiative neutrino mass generation from WIMP dark matter
标准模型的最小跷跷板扩展需要两个电弱单态费米子才能在树水平上容纳中微子振荡参数。在这里，我们考虑一个次最小的扩展，轻中微子质量产生的辐射由两个电弱费米子：一个单线态和一个三重态下SU（2）。这些粒子在宇称对称下应该是奇的，它们的混合产生了一种稳定的弱相互作用的大质量粒子暗物质候选者。对于GeV-TeV范围内的质量，它再现了正确的遗迹密度，并在核反冲直接探测实验中提供了可观察的信号。暗物质中的费米子三重态成分具有规范相互作用，这使得它在目前和不久的将来的对撞机实验中有可能被探测到。
2016-01-25 hep-ph
WIMP-nucleon scattering with heavy WIMP effective theory
类似标准模型的希格斯玻色子的发现以及迄今为止缺乏其他新状态的证据可能表明，如果弱相互作用粒子包含宇宙学暗物质，那么它们与电弱尺度粒子$M \gg m_{W^\pm}, m_{Z^0}$相比是重的。在这个极限下，给定电弱量子数的弱相互作用粒子从核子散射的绝对截面就可以用标准模型参数计算了。我们发展了有效场论技术来分析WIMP-核子散射的重WIMP极限，并首次完整计算了由一个或两个电弱$SU(2)_W \times U(1)_Y$多重态组成的标准模型扩展中的主导自旋无关截面。
2014-06-05 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
FIMP dark matter candidate(s) in a $B-L$ model with inverse seesaw mechanism
通过所谓的冻结机制产生的非热暗物质（DM）提供了标准热WIMP场景的简单替代方案。在这项工作中，我们考虑一个流行的$U(1)_{B-L}$扩展的标准模型（SM）的上下文中的反跷跷板机制，其中至少有一个（费米子）FIMPDM候选人。由于增加了$\mathbb{Z}_{2}$对称性，质量为keV量级的SM规范单重态费米子是稳定的，可以成为暖DM候选者。同样的$\mathbb{Z}_{2}$对称性也有助于最轻的右手中微子（质量为GeV）成为稳定或长寿的粒子，因为它使相应的汤川耦合变得非常小。这也提供了两个组件DM场景的可能性。首先，在没有GeV DM组件的情况下（即，我们只考虑keV的DM作为单分量DM，它是由冻结机制通过与$U(1)_{B-L}$相关的额外$Z'$规范玻色子的衰变产生的，并且可以一致地解释DM遗迹密度测量。与大多数现有文献相比，我们发现了一个合理的DM生产的湮灭过程。在数值研究DM生产后，我们显示了DM遗物密度作为其相关自由参数的函数的依赖性。我们使用这些结果，以获得与DM遗迹密度界兼容的参数空间区域。其次，我们研究了两个组件DM方案，并强调目前DM遗迹密度界可以满足广泛的参数空间。
2019-06-21 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs and Un-Naturalness
WIMP“奇迹”表明了一个新的物理阈值，范围从弱尺度到几十TeV。因此，在许多旨在解决层次问题的理论中，获得正确的暗物质密度可能需要对弱标度进行一定程度的调整，这暗示了WIMP暗物质和非自然性之间可能存在联系。我们指出，暗物质的直接检测是一个非常有效的探测这些非自然的模型，现有的数据已经提供了重要的线索，相关的WIMP的性质。我们提出了一个独立的模型，相对论分析的签名的规范单暗物质候选人的任意自旋，并讨论了目前的实验范围从LUX和XENON 100。对于复杂的WIMP，暗物质直接探测是对电弱精确测试的补充，如果暗物质有自旋，甚至可以与味道限制竞争。与未来的研究特别相关的是与希格斯质量算符的耦合，如果电弱标度被精细调整，那么希格斯质量算符的耦合预计会很大。护理致力于RG演变的有效拉格朗日。我们发现，CP偶标量耦合到粲夸克的增强了约20%相比，单圈估计。当被推到非自然的状态时，扭曲的额外维度--不管有没有保管对称性--都成为关于味道、希格斯质量和暗物质的有吸引力的理论。WIMP的论点基本上设定了一个不自然的上限，而直接探测实验选择标量或真实粒子作为最引人注目的暗物质候选者。
2014-09-29 hep-ph
Snowmass whitepaper: Exploring natural SUSY via direct and indirect detection of higgsino-like WIMPs
弱电微调的超对称模型包含质量与m_h \simeq 125 GeV相差不远的轻希格斯介子，而其他超对称粒子可能重得多。在R宇称守恒的MSSM中，最轻的中性伴子是类希格斯诺的WIMP（尽管有不可忽略的高更诺成分），其热遗迹密度远低于测量值。这就为轴子（或其他可能没有那么好动机的稳定粒子）留下了发挥协同暗物质粒子作用的空间。当地的弱相互作用物质丰度预计将低于标准估计值，直接和间接的检测率必须相应地重新调整。我们计算重新缩放的直接和间接的类希金森WIMP检测率的超对称模型，满足电弱自然条件。尽管重新标度，我们发现，吨级的稀有液体探测器可以探测整个类希格西诺的WIMP参数空间，所以这些实验应该要么发现WIMP或排除的概念，电弱自然的R-宇称守恒自然超对称模型。自旋相关或间接检测的前景更加有限，部分原因是重新缩放效应。
2013-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Closing the window on WIMP Dark Matter
我们研究的情况下，暗物质是一个弱相互作用粒子（WIMP）嵌入在电弱多重态。特别是，我们考虑真正的SU（2）表示零超荷，自动避免直接检测约束的树级Z-交换。我们首次计算了标量和费米子WIMP的所有可计算的热质量，包括索末菲增强和束缚态的形成在领先的规范玻色子交换和发射。几百TeV的WIMP质量被证明是兼容的湮灭截面的s波么正性，和微扰性。我们还提供了所有多重态质量的理论不确定性，这对于大SU（2）多重态是重要的。然后，我们概述了在未来的实验中探索这些场景的策略。电弱3-plets和5-plets的质量高达约16 TeV，可以在高能μ子对撞机上有效地探测。我们研究各种实验签名，如单和双规范玻色子发射丢失的能量，和消失的轨道，并确定探测热暗物质质量所需的对撞机能量和光度。更大的多重态是任何现实的未来对撞机都无法达到的，但可以在未来的伽马射线望远镜中进行测试，并可能在大曝光液体氙实验中进行测试。
2022-01-18 hep-ph
General Heavy WIMP Nucleon Elastic Scattering
本研究使用重WIMP有效场论计算一般电弱多重态的WIMP-核子散射率，扩展至所有低自旋表示，发现多数TeV WIMP截面低于当前实验限制但可被下一代实验探测，纯双重态除外。
2023-09-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Electroweak Multiplets as Dark Matter candidates: A brief review
本文综述电弱多重态 WIMP 暗物质的理论与实验现状，首次系统计算标量和费米子 WIMP 的热质量并纳入非微扰效应，论证几百 TeV 质量的相容性及未来探测策略。
2024-05-08 astro-ph.CO hep-ph
