Freezing In, Heating Up, and Freezing Out: Predictive Nonthermal Dark Matter and Low-Mass Direct Detection
由能量为$\ll$ keV的弱耦合暗光子介导的冻结暗物质（DM）是新兴的低质量直接探测计划的重要基准。由于这是唯一的预测，可检测的冻结模型之一，我们研究如何强大的可测试性扩展到其他场景。具体来说，我们进行了详细的研究模型中，DM耦合到一个轻标量介体，并获得冻结在丰富的希格斯介质混合。暗光子的热性质削弱了恒星的冷却边界，与暗光子不同，标量耦合到标准模型（SM）粒子受到强烈的天体物理约束，这严重限制了DM的分数，可以通过冻结产生。虽然通过增加介质-DM耦合来补偿这种减少似乎是天真的，但足够大的值最终使暗区与其自身热化，并产生有效的DM湮灭介质，从而耗尽冻结人口;只有接近$\sim$ GeV尺度的DM候选质量的小窗口可以容纳总的观测丰度。由于许多定性类似的问题出现其他光介质，我们发现它一般很难实现一个可行的冻结的情况下，生产只产生于与SM粒子的重正化相互作用。我们还评论了几个模型的变化，可能会逃避这些结论。
2017-11-29 hep-ph
Freeze-in, glaciation, and UV sensitivity from light mediators
暗物质（DM）通过光介质冻结是一个有吸引力的模型，在当前和未来的实验中具有良好的检测前景。光介质冻结是紫外线不敏感的，因为大多数DM是在晚期产生的，因此DM丰度不依赖于我们宇宙未知的早期演化。然而，最终的DM产量仍然依赖于初始DM群体，通常假设其恰好为零。我们指出，在模型与光介质，最终DM产量也将取决于初始条件假设的光介质人口。我们描述了一类的情况下，我们称之为“冰川作用”，DM冻结在从SM遇到一个预先存在的热浴的介质，并研究最终DM产量的依赖性的初始温度，这个黑暗的辐射浴。为了计算DM散射率在这个宇宙学中，我们推导出第一次精确的积分表达式的玻尔兹曼碰撞项描述两个物种之间的相互作用在不同的温度。我们量化的DM产量的初始暗温度的依赖性，并发现它可以是相当大的传统的（零初始丰度）冻结曲线附近的区域。我们将冻结曲线概括为冰川带，它可以比传统的冻结直接检测目标低一个数量级，并指出DM相空间分布以及产率可能强烈依赖于初始条件。
2022-07-21 astro-ph.CO hep-ph
Scattering versus Forbidden Decay in Dark Matter Freeze-in
本研究揭示热等离子体中禁戒衰变产生重粒子时散射与衰变耦合阶数相同的规律，通过轻标量媒介子暗物质冻结过程验证了二者贡献的相对关系，该效应可推广至其他等离子体诱导过程。
2023-07-10 hep-ph
Axion-like particles as mediators for dark matter: beyond freeze-out
研究类轴子粒子作为标准模型与费米子暗物质介导者，在标准冻结-out失效时通过冻结-in或退耦冻结-out产生暗物质，改进玻尔兹曼方程求解并重新评估实验约束。
2024-01-05 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
X-rays from Inelastic Dark Matter Freeze-in
本研究探讨了通过轻媒介子冻结产生非弹性暗物质，其较重态长寿命衰变产生光子，并利用银河系中心光子观测有效探测该机制。
2025-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Forbidden frozen-in dark matter
我们研究并指出了一个制度的暗物质生产的重要性，通过冻结机制，导致从一个大的热修正到衰变介质粒子质量从热等离子体在早期宇宙。我们表明，介质衰变到暗物质，在通常考虑的低温范围内运动学禁止可以普遍存在于较高的温度，实际上占主导地位的整体暗物质生产，从而导致非常不同的解决方案，从标准的情况下。我们通过考虑一个暗希格斯门模型来说明这些特征，其中暗物质是通过具有大热质量的标量场的衰变产生的。我们确定的参数范围是正确的暗物质遗迹丰度一致，并进一步应用当前和预期的未来对撞机，宇宙学和天体物理学的限制。
2019-12-02 hep-ph
Implications of Two-component Dark Matter Induced by Forbidden Channels and Thermal Freeze-out
我们考虑一个基于隐藏的$U(1)_D$对称性的双组分暗物质模型，其中暗物质的残余密度由禁戒通道和热冻结决定。隐藏的$U(1)_D$对称性自发地破缺为剩余的$\mathbb{Z}_4$对称性，最轻的$\mathbb{Z}_4$带电粒子可能是暗物质的候选者。此外，根据暗区的质量等级，我们有两种成分的暗物质。我们发现，遗迹密度较轻的暗物质成分可以确定禁止湮灭通道，需要更大的耦合相比，正常的冻结机制。结果表明，较轻的暗物质组分可以产生较大的自相互作用，这可能解决$Λ$ CDM模型的小尺度问题。另一方面，较重的暗物质成分是由正常的冻结机制产生的。我们发现，有趣的影响之间出现的两个暗物质组件在这个框架。我们探索这些暗物质粒子的可探测性，并显示一些参数空间可以通过SHiP实验进行测试。
2017-01-20 astro-ph.CO hep-ph
Forbidden Channels and SIMP Dark Matter
在这篇综述中，我们集中在暗物质生产的热冻结与禁戒通道和SIMP过程。我们发现，禁信道可以占主导地位，产生暗物质取决于暗光子和/或暗希格斯质量相比，SIMP。
2017-08-20 hep-ph
A feeble window on leptophilic dark matter
在本文中，我们研究了一个亲轻子暗物质方案，涉及到弱暗物质耦合到标准模型（SM）和压缩暗物质-介质质谱。我们考虑一个简化的模型，其中SM扩展一个马约拉纳费米子，暗物质，和一个带电标量，介体，耦合到SM轻子通过汤川相互作用。我们首先讨论了暗物质遗迹丰度对汤川耦合的依赖性，汤川耦合连续地从冻结到冻结，中间阶段是转换驱动的冻结。专注于后者，然后，我们利用宏观衰变长度的带电标量研究所产生的长寿命粒子签名在对撞机和探索实验达到可行的部分参数空间。
2019-09-02 hep-ph
$ϕ$-Lagrangian, a new scalar mediator for light-by-light scattering process
$ϕ$标量玻色子是一种新的介质，用来描述最近在超周边碰撞（UPC）中观测到的直接光-光散射，其中两个光子直接相互作用，最终得到两个光子.所提出的拉格朗日量对禁止过程进行了描述。本文的描述包括相互作用项，耦合到希格斯玻色子产生的质量，为这个新的共振和模拟使用质子质子，以观察这个过程在其他名义的LHC碰撞，因为这个过程是在重离子碰撞观察。
2018-06-15 hep-ph
Freeze-in at Low Reheating and Direct Detection of Fermion Dark Matter
Ferdowsi University of Mashhad（马什哈德 Ferdowsi 大学）；Millennium Institute for Subatomic Physics at the High-Energy Frontier (SAPHIR)（高能前沿亚原子物理千年研究所 (SAPHIR)）
本文研究了低温重加热条件下费米暗物质的冻结-in机制，并通过LZ和DARWIN实验探讨其直接探测约束与预测。
2025-11-26 hep-ph
Interplay of super-WIMP and freeze-in production of dark matter
非热化的暗物质是宇宙学上有效的替代弱相互作用大质量粒子的范例。对于暗物质属于$Z_2$ -奇数扇区，其中还包含一个热化介质粒子，暗物质的产生一般通过冻结和superWIMP机制进行。我们强调它们之间的相互作用，并强调在对撞机的长寿粒子的连接。对于一个显式的例子，有色的t-通道介质模型，我们映射出整个可访问的参数空间，角落的界限从大型强子对撞机，大爆炸核合成和莱曼α森林观测，分别。我们讨论了HL-和HE-LHC的前景。
2018-12-12 astro-ph.CO hep-ph
Probing scalar, Dirac, Majorana and vector DM through spin-0 electron-specific mediator at the electron fixed-target experiments
本文探讨了通过电子特异性自旋0媒介体湮灭产生的各类轻暗物质热靶曲线，并分析了在NA64e和LDMX等固定靶实验中的产生机制与实验覆盖范围，与热靶参数空间互补。
2023-12-25 hep-ph
LHC-friendly freeze-in dark matter via Higgs portal
提出通过Higgs portal的双场frozen-in暗物质模型，标量介子衰变产生遗迹丰度，HL-LHC可通过VBF或Mono-Z探测，在10-50 GeV质量窗口内给出排除与发现极限。
2025-07-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraints on a Light Leptophilic Scalar from Dark-Sector Couplings
Physics Department and INFN Sezione di Roma, Università di Roma La Sapienza（罗马第一大学物理系及意大利国家核物理研究所罗马分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）；LAPTh, Université Savoie Mont-Blanc et CNRS（萨瓦蒙布朗大学与法国国家科学研究中心拉普特实验室）
研究马约拉纳费米子暗物质与主要耦合电子的轻标量介质的相互作用，通过冻结和冻结产生机制确定参数空间，结合宇宙学、天体物理和实验室约束，识别出亚GeV暗物质的可行区域，并探讨17 MeV介质质量区域。
2026-05-26 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
Probing Freeze-In Dark Matter via a Spin-2 Portal at the LHC with Vector Boson Fusion and Machine Learning
Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University（范德堡大学物理与天文学系）
本文研究了通过二重态通口产生的微弱相互作用暗物质在LHC上的碰撞现象，利用机器学习提高对费米耦合区域的探测能力，验证冻结入暗物质的宇宙学可行性。
2026-04-03 hep-ph
Flavored Dark Matter: Freeze-out Scenarios and LHC Signatures
该研究在暗最小风味破坏框架下提出简化暗物质模型，探索其参数空间，发现转换驱动冻结等新情景，并研究LHC信号，展示比单风味暗物质更丰富的唯象学。
2024-05-23 hep-ph
Self-interacting Dark Matter in Non-Standard Cosmology
针对标准宇宙学下带轻媒介子的自相互作用暗物质（SIDM）遗迹丰度不足的问题，本研究引入早期宇宙非辐射组分构建非标准膨胀历史，提升SIDM遗迹密度至观测值，并结合实验约束给出了通用SIDM模型的可行参数空间。
2023-10-05 hep-ph
Thermal Relic of Self-Interacting Dark Matter with Retarded Decay of Mediator
光介质的存在对天体粒子物理中的一些现象，如核尖点问题、多样性问题等都是有益的。它可以从标准模型中解耦，以避免直接检测约束，通常通过延迟介质的衰减来实现。它们的非平衡衰变过程通过温度差异改变了暗物质（DM）的冻结。这种类型的隐藏扇区（HS）通常需要考虑HS温度演变和横截面的热平均来精确计算冻结过程。如果介质足够轻，从CMB电离和索末菲增强的角度来看，我们不能忽略s波辐射束缚态的形成过程。我们把DM和介质之间的大质量分裂，不同的温度演化放在相同的理论基础上，讨论了在这个HS中DM遗迹密度的含义。我们研究这个模型，并说明其属性考虑一般的希格斯门暗物质的情况下，其中包括所有相关的约束和信号。结果表明，BBN和CMB约束的组合有利于不太热的HS，$r_{\mathrm{inf}}<10^2$，为正立方相互作用的中介情景。另一方面，除了我们提出的盲点情况外，排除了负立方相互作用。
2021-11-30 astro-ph.HE hep-ph
Direct Detection is testing Freeze-in
暗物质（DM）可能属于一个隐藏的扇区，它只与标准模型（SM）发生微弱的相互作用，并且可能在早期宇宙中从未处于热平衡。在这种情况下，观测到的大量暗物质粒子可能是通过一个被称为冻结的过程积累起来的。我们表明，第一次，直接检测实验正在测试这种DM生产机制。这适用于SM和隐藏扇区通过质量小于几MeV的光介体粒子进行通信的场景。通过这种光介质的交换，相同的FIMP候选者可以具有在解决无碰撞冷暗物质的小尺度结构问题所需的范围内的自相互作用。
2019-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Looking for the WIMP Next Door
我们全面研究了一类最小隐藏扇区暗物质（DM）模型的实验约束和前景，突出了这些模型的宇宙学历史如何通知实验信号。我们研究简单的“隔离”模型，其中DM冻结成不稳定的暗介质状态，并考虑这个黑暗的部门，其中耦合的暗介质的SM足以保持两个部门在早期的热平衡宇宙历史最小。在动机良好的情况下，暗介质耦合到标准模型（SM）通过重正化的相互作用，热平衡的要求提供了一个最小的，紫外线不敏感，和预测宇宙学隐藏的部门暗物质。我们呼吁DM冻结出一个黑暗的辐射浴在热平衡与SM的WIMP隔壁，并证明，这样的WIMP隔壁的参数空间是明确定义的，有界的，在很大程度上潜在的访问。这个参数空间，以及相应的信号，取决于SM和暗介质之间的主导相互作用，我们建立了希格斯粒子和矢量门户相互作用。特别是，有一个宇宙学下限的门户耦合强度必要热化的两个部门在早期宇宙。我们确定这个热化地板作为平衡温度的函数的第一次。我们表明，直接检测实验目前正在探索这个宇宙学的下限在某些地区的参数空间，而间接检测信号和地面搜索的调解人进一步切入可行的参数空间。我们目前的直接检测和暗介质搜索的兴趣区域，包括动机的参数空间的直接检测亚GeV DM。
2017-12-11 hep-ph
Probing the Phenomenology of Dark Matter from Decoupled Freeze-Out
LAPTh, USMB, CNRS（LAPTh，萨瓦大学，法国国家科学研究中心）；Aix Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT（艾克斯马赛大学，土伦大学，法国国家科学研究中心）；Institute for Particle Physics Phenomenology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理系粒子物理现象学研究所）；Mathabhanga College, Cooch Behar Panchanan Barma University（科奇比哈尔潘查南巴尔马大学马塔班加学院）；Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, Mines Paris - PSL, Inria, CNRS, ENS- PSL, Sorbonne Université, PSL Research University（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎矿业学院-PSL，法国国家信息与自动化研究所，法国国家科学研究中心，巴黎文理研究大学）
研究标量和赝标量叠加的媒介子模型，通过解耦冻结机制产生暗物质，分析s波湮灭场景，计算 relic 密度并评估间接探测、CMB和BBN的实验约束。
2026-06-23 hep-ph
Freeze-out Forbidden Dark Matter in the Hidden Sector in the Mass Range from sub-GeV to TeV
运动学禁止通道可以设置冻结出的暗物质（DM）遗迹丰度。这些通道被描述为DM湮灭成更重的状态，在零温度极限下消失，但在早期宇宙中发生在有限的温度下。对于禁戒通道的终态是标量介质，通过与标准模型（标准模型，SM）Higgs粒子的混合耦合到SM物质的情况，来自DM-核子相互作用的信号和来自介质相关的能量丢失或位移顶点的信号可以分别通过直接探测和粒子物理实验来探测。因此，我们提出了一个最简单的隐蔽矢量暗物质模型，可以表现出这种情况下的质量范围从亚GeV到TeV的研究。暗物质存在于隐藏的扇区中，在冻结之前与SM处于热平衡。在冻结过程中，它的密度耗尽是由于它湮灭成两个更重但亚稳的标量，其中耦合可以通过具有正确的残余密度和受微扰么正性约束来确定。然而，许多允许的参数空间是不敏感的隐藏标量和SM希格斯粒子之间的混合角。我们发现，一个更显着的DM和介质之间的质量分裂可以只允许在子GeV区域。此外，TeV区域的质量分裂要求在百分比水平内。这种禁戒DM通过标量门与SM粒子相互作用的模型在实验中是可检验的。
2022-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Signatures of Majorana dark matter with t-channel mediators
寻找非引力暗物质信号的主要策略有三种：直接探测、间接探测和对撞机搜索。有趣的是，实验已经达到这三种搜索策略的敏感性，这可能会在不久的将来检测。为了充分利用丰富的实验数据，并为了确认一个可能的暗物质信号，有必要指定的暗物质粒子和介体的标准模型的性质。在本文中，我们专注于一个简化的模型，其中的暗物质粒子是一个马约拉纳费米子耦合到一个轻的标准模型费米子通过汤川耦合的标量介体。我们回顾了这个模型的观测特征，我们讨论了各种搜索策略之间的互补性，重点是在动机良好的情况下，暗物质粒子产生于早期宇宙通过热冻结。
2015-04-23 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
Dark Matter abundance via thermal decays and leptoquark mediators
我们探索了一种再现暗物质（DM）丰度的新机制：DM粒子对轻标准模型粒子的散射。如果DM经历冻结并且具有大约或低于π介子质量的质量，则其衰变的强边界可以满足。例如，在理论中，右手中微子通过轻夸克交换与带电费米子相互作用。这些leptoquark可以链接到的B-物理异常的动机，如果假设的味道结构。DM信号是不寻常的，具有直接和间接检测的有趣的可能性。实现热冻结，而不是需要一个以上的DM味模型，耦合参数小于通常的对湮灭所需的。
2022-07-28 astro-ph.CO hep-ph
Making dark matter out of light: freeze-in from plasma effects
在标准模型中，暗物质可以通过光矢量介质与粒子耦合。在小耦合的限制下，该门户可以负责通过称为冻结的机制产生所观察到的DM丰度。此外，必要的DM-SM耦合提供了一个具体的基准直接和间接搜索DM。在本文中，我们提出了更新的计算的遗物丰富的DM产生的冻结通过光矢量调解。我们确定了一个额外的生产渠道：光子的衰变，获得介质中的等离子体质量。这些等离子体衰变是亚MeV DM质量的DM产生的主要通道，并且包括该通道导致DM搜索的预测信号强度的显著降低。考虑到SM费米子的等离子体衰变和湮灭的产生，DM获得了一个高度非热的相空间分布，这在以后的时间里会影响宇宙学;这些宇宙学效应将在一篇配套论文中进行探讨。
2019-02-22 astro-ph.CO hep-ph
Forbidden Dark Matter at the Weak Scale via the Top Portal
在其速度分布的尾部，冷暗物质（DM）可以在有限的温度下湮灭到比自身重的状态。我们探讨的可能性，DM freezeout是由这些“禁止湮灭”在电弱尺度。要求湮灭产物是标准模型粒子，我们发现，禁止机制主要设置DM遗迹丰度，DM必须耦合占主导地位，如果不是唯一的，顶夸克。这可以通过调用非平凡的风味结构（例如最小风味违反）来安排。我们利用两种途径来实现正确的热截面，需要在$s$ -或$t$ -通道中交换介体。这些简化的模型很容易提交直接检测和碰撞机搜索，并必然隐藏间接检测信号。可行的超对称光谱涉及禁止机制，可以发现，如果结合共湮灭。
2016-08-18 hep-ph
Sommerfeld effect in freeze-in dark matter
本研究探讨索末菲效应对冻结产生暗物质不同阶段遗迹密度的影响，明确了不同区域中吸引/排斥力索末菲效应的作用规律，指出纳入该效应会修正模型参数并形成带状可行参数空间。
2023-10-08 hep-ph
Relic Abundance in a Secluded Dark Matter Scenario with a Massive Mediator
研究了暗物质（DM）粒子$d$的残余丰度，在一个隐蔽的DM方案中，$d$数的减少过程主要不是通过$d$与标准模型粒子的对湮灭，而是通过$dd \to mm$与随后衰变的介质粒子$m$的散射过程.本文指出，即使在质量$m_m$比DM粒子质量$m_d$重到不可忽略的程度的大质量介质中，也可以实现DM的宇宙学观测遗迹丰度。在简并的$d$情形（$m_d=m_m$）中，通过调节$dd \to mm$散射振幅足够大，并选择适当的介质粒子寿命，实现了DM残余丰度。早期宇宙中的DM演化表现出典型的“平台”行为，即两步数密度下降行为，第一步存在“假”冻结。在此基础上，提出了一种新的DM模型构建的可能性，即介质粒子$m$与DM粒子$d$统一为近似的暗对称多重态.在可重正化的场论框架下，提出了一个介子DM模型来说明这一思想。
2016-12-23 hep-ph
Macroscopic Chirality Fluctuations in Heavy Ion Collisions should induce CP forbidden Decays
在重离子碰撞中，如果夸克手征性发生大的涨落，它们将导致所谓的θ真空的宏观CP奇“点”，具有非零的$θ(x)$。我们考虑在$θ$为零的真空中CP禁戒的介子的特殊衰变，如$η\to ππ$。我们评估了它们在强子冻结附近的衰变率。这些速率，以及已经观察到的电荷不对称性，与在火球和事件上平均的CP破坏参数$<θ^2>$的平方成比例。有了这样的输入，我们发现，禁止的衰变率可能是数量级大于CP允许的。我们进一步估计，在重离子碰撞中产生的$η$介子中，大约每百万有一个应该以这种方式衰变。我们将进一步讨论如何观察这些。我们认为，使用STAR数据的AuAu和CuCu碰撞的电荷不对称性，CP-奇数点的大小在冻结一样大的Cu核：这个幸运的事实（目前还没有解释本身）表明，两π不变质量修改只有约百分之一，这是与实验分辨率。如果是这样的话，我们认为这些衰变的实验观察是在当前数据集的范围内。如果发现这些衰变，将证实电荷不对称的CP-奇数解释是正确的，即使没有与几何形状、碰撞参量或火球上感应的磁场相关的复杂性。
2009-12-24 hep-ph
Probing displaced (dark)photons from low reheating freeze-in at the LHC
Facultad de Ingeniería, Universidad San Sebastián（塞巴斯蒂安大学工程学院）；Millennium Institute for Subatomic Physics at the High-Energy Frontier (SAPHIR)（高能前沿亚原子物理千年研究所（SAPHIR））；Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教大学物理研究所）；Instituto de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de la República（共和国大学理学院物理研究所）；Sección Física, Departamento de Ciencias, Pontificia Universidad Católica del Perú（秘鲁天主教大学科学院物理组）
该研究通过引入暗光子和伪标量场，探讨低温冻结机制下暗物质的生成及LHC上通过希格斯衰变信号的检验。
2026-02-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Forbidden dark matter annihilation into leptons with full collision terms
本文针对禁戒暗物质模型，在玻尔兹曼方程和流体方程中引入完整弹性碰撞项，解析计算角积分并考虑自相互作用，发现更新后的遗迹密度计算显著缩小了实验允许的参数空间，且大部分区域可被未来实验探测。
2023-09-11 hep-ph
Self-interacting dark matter to freeze-in via vector portal
本文提出一种通过暗光子实现的自相互作用冻结产生暗物质模型，以解决小尺度问题，并证明其能在满足 CMB 等观测约束的同时获得正确遗迹丰度。
2024-10-21 hep-ph
Bound-state effects on dark matter coannihilation: Pushing the boundaries of conversion-driven freeze-out
束缚态的形成对早期宇宙中暗物质冻结的动力学有很大的影响，特别是对于有色的共零化子。我们提出了一个一般的形式主义，包括任意数量的激发束缚态的有效湮没截面，考虑到束缚态的形成，衰变和过渡，并推导出解析近似的限制情况下，没有或有效的过渡。此外，我们提供了明确的表达式辐射束缚态的形成率的状态与任意的主量子数和角量子数$n,\ell$的介质中的基本表示的$SU(3)_c$，以及它们之间的电磁跃迁率在库仑近似。然后，我们评估的束缚态的影响与马约拉纳暗物质和彩色标量$t$通道介质的模型。我们认为制度的共湮灭以及转换驱动的冻结（或共散射），其中的遗迹丰度是由冻结的转换过程。我们发现，后者发生的参数空间中的区域是相当大的增强到多TeV政权。对于转换驱动的冻结，暗物质是非常弱的耦合，逃避直接和间接的检测限制，但导致长寿命粒子的显着签名，提供了巨大的前景，在即将到来的大型强子对撞机运行的专门搜索探测。
2022-03-24 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in production of Fermionic Dark Matter with Pseudo-scalar and Phenomenological Aspects
本文研究了赝标量作为暗扇区和标准模型（SM）之间的中介体的费米子暗物质的冻结产生。虽然费米子DM是非热的，我们将解释两种情况下，赝标量粒子的生产是热或非热。我们将提出详细的讨论，以获得产量和遗物密度，并说明这些值的不同范围的模型参数。我们将研究来自LHC中不可见的希格斯衰变对参数空间的约束。对于赝标量玻色子可以扮演DM的角色的SM Higgs场与赝标量场之间的耦合非常小和零混合的情况，我们将用自相互作用DM的情况来证明最近的星系合并观测。我们将表明，在这种情况下，DM湮灭的影响，将提供一个更好的拟合AMS-02数据的正电子通量。
2016-06-19 hep-ph
Neutrino portals to MeV WIMPs with s-channel mediators
本研究构建了满足标准模型规范不变性的标量/费米子暗物质紫外完备模型，暗物质通过s道标量或赝标量媒介子湮灭为中微子且由轻子数对称性稳定，其参数空间可由在建中微子探测器与CMB-S4联合几乎完全探测，用于检验热退耦范式。
2025-03-24 hep-ph
A Thermal Relic Encyclopedia: Dark Matter Candidates Coupled to Quarks
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出了一本关于与夸克耦合的暗物质候选者热冻结模型的百科全书式参考手册，涵盖了残余密度计算及多方面的约束条件。
2025-12-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Symmetric tensor portals to dark matter I: Creation of dark scalars
本文研究通过对称张量门户产生标量暗物质，发现freeze-in和热freeze-out机制均可实现该过程，且freeze-in所需张量质量远大于freeze-out，符合非热化假设。
2025-09-16 hep-ph hep-th
Freeze-in Asymmetric Dark Matter with a Dual-Role Scalar: CP Violation and Symmetric-Component Depletion
Yazd University（亚兹德大学）
该研究提出一种冻结进入非对称费米子暗物质模型，通过CP破坏衰变产生不对称性，并利用双重角色标量消除对称分量，满足观测丰度且不受当前实验约束。
2026-10-06 hep-ph
A Freeze-In Interpretation of the LZ High-Energy Nuclear Recoil Event
Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）；Dublin Institute for Advanced Studies（都柏林高等研究院）；Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2a, FI-00014 Helsinki, Finland（赫尔辛基物理研究所）；Lund University（隆德大学）；Universidade de Aveiro（阿威罗大学）；Universidade do Minho（米尼奥大学）
该研究在赝狄拉克费米子模型中，利用冻结注入机制解释LZ实验的高能核反冲事件，通过引入再加热温度参数，在连续参数空间内重现该事件，包括低于热基准的质量劈裂。
2026-10-06 hep-ph
Self-interacting dark matter with a stable vector mediator
光矢量介质可以自然地诱导速度依赖的暗物质自相互作用，同时通过热冻结允许正确的暗物质遗迹丰度。然而，如果这些介质随后衰变成标准模型状态，如电子或光子，这将被宇宙微波背景的约束所有力地排除。我们研究在何种程度上可以规避这一结论，如果矢量介质是稳定的，因此有助于暗物质密度，而湮灭成较轻的自由度。我们发现可行的部分参数空间，导致所需的自相互作用截面的暗物质，以解决小规模的问题，碰撞冷暗物质的范例，同时与边界兼容的宇宙微波背景和大爆炸核合成观测。
2018-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Probing Light Dark Matter with a Hadrophilic Scalar Mediator
我们调查的热宇宙学和地球和天体物理现象的一个亚GeV hadrophilic黑暗部门。在这项工作中探索的具体建设功能狄拉克费米子暗物质候选人与光标量介体，占主导地位的耦合到上夸克相互作用。正确的冻结残余丰度可以通过暗物质湮灭直接到强子或通过隐蔽湮灭到标量介质来实现。一个丰富而独特的现象学是目前在这种情况下，从精确介子衰变，质子束流转储实验，对撞机，直接检测实验，超新星和核合成产生的探针。在未来，NA 62、REDTOP、SHiP、SBND和NEWS-G等实验将能够探索宇宙学激发的参数空间的重要部分。
2018-12-12 hep-ex hep-ph
Halo-independent tests of dark matter direct detection signals: local DM density, LHC, and thermal freeze-out
本文从暗物质直接探测实验中的一个假定信号出发，导出了与暗物质速度分布无关的暗物质-核子散射截面与局部暗物质密度乘积的下界。这可以与当地DM密度的天体物理测定相结合。在一个给定的粒子物理模型的约束也允许一个强大的比较直接检测信号与限制从大型强子对撞机。此外，该界可以用来制定一个条件，必须满足，如果负责的直接检测信号的粒子是一个热遗物，无论它是否构成所有DM或只有一部分。我们说明的参数，通过采用一个简化的DM模型与Z'调解人，并假设在未来的氙直接检测实验的信号。
2015-08-24 hep-ph
A Duet of Freeze-in and Freeze-out: Lepton-Flavored Dark Matter and Muon Colliders
该研究探索轻子味暗物质模型在未来μ子对撞机的信号，发现暗物质冻结产生与媒介子冻结析出的相互作用给出暗物质质量TeV量级上限，证实该模型可作为μ子对撞机新物理研究的通用基准。
2024-07-08 hep-ex hep-ph
Electronic Direct Detection of Light Dark Matter with Intermediate-Mass Mediators
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究电子直接探测实验对亚GeV质量暗物质的灵敏度，发现中介子质量范围可跨越三个数量级，通过Si和Ge靶计算背景自由灵敏度及DAMIC-M实验的投影灵敏度。
2026-05-11 hep-ex hep-ph
Vector Self-Interacting Dark Matter
我们提出了一个矢量暗物质的模型，通过一个低质量的矢量介体的基础上的SU（2）暗扇区的希格斯相互作用。暗物质在U（1）规范对称性下带电。即使这种对称性被打破，理论中剩余的全局对称性也阻止了暗物质的衰变。我们提出的行为模型的假设，即暗物质丰度是由于热冻结，包括自相互作用的小尺度结构异常的目标和相互作用的可能性与标准模型通过矢量介质。
2019-09-29 hep-ph
Revisiting Dark Matter Freeze-in and Freeze-out through Phase-Space Distribution
我们通过在相空间分布$f(p,t)$的水平上求解玻尔兹曼方程，重新审视通过冻结和冻结产生的暗物质。使用$2\to2$湮灭和$1\to2$衰变过程的说明，我们比较了由此产生的暗物质遗迹丰度从数量密度的方法。在冻结和冻结之间的过渡制度，我们发现的差异可以是相当显着的，甚至由数量级，如果暗物质粒子的湮灭或衰变介质被忽略。在$2\to2$和$1\to 2$过程中的冻结生产也可以导致非热相空间分布，或者甚至具有非平衡衰减的多模态分布，这可以潜在地影响后期的结构形成。我们还研究了弹性散射如何扭曲这种非热分布。
2022-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Signatures from Scalar Dark Matter with a Vector-like Quark Mediator
我们提出了一个全面的研究模型中的暗物质是由一个单线态实标量耦合到标准模型主要通过汤川相互作用与轻夸克和彩色矢量类费米子。这种情况的一个显著特征是，早期宇宙中的热冻结可能是由湮灭成单圈胶子对（$gg$）和胶子的虚内部韧致辐射（$q \bar{q} g$）驱动的。这样的暗物质候选者也可以通过直接和间接的检测以及在LHC上进行测试;可行的候选者要么质量接近费米子介质的质量，要么质量超过约2 TeV。
2016-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in Dark Matter from Secret Neutrino Interactions
我们研究了一个简化的冻结暗物质模型，其中暗物质只通过一个光标量与标准模型中微子相互作用。冻结机制的极小耦合在几个中微子入口场景中自然地实现了秘密中微子相互作用。我们研究了暗扇区可能的演化历史：如果暗扇区粒子之间的相互作用可以忽略，暗扇区将经历纯冻结产生，而如果暗物质和标量介质的再湮灭足够快，暗扇区内可能发生热平衡。我们调查的遗迹丰度在冻结和黑暗冻结制度，计算暗温度的演变，并研究其唯象方面的BBN和CMB的约束，间接检测签名，以及解决小尺度结构问题的潜力。
2020-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Dark Photon Dark Matter, Coscattering, and Long-lived ALPs
本文在暗轴子门户模型下研究暗光子暗物质的热退耦，系统比较共散射、媒介子退耦与共湮灭三种机制，并探讨长寿命 ALP 在对撞机探测中的前景。
2025-02-17 hep-ph
Forbidden Scalar Dark Matter and Dark Higgses
随着对WIMP暗物质的实验研究继续产生无效结果，为了逃避不断改进的观测约束，WIMP范式之外的模型已经激增，其中包括亚GeV的暗物质，它由一个与新的暗$U(1)$规范对称性相关的大质量矢量门户（暗光子）介导。先前已经注意到，对于这类模型的参数空间的显著范围，暗物质粒子湮灭成一对暗光子可以主导冻结过程，即使该过程对于静止的暗物质是运动学禁止的-这被称为“禁止的暗物质“（FDM）制度。然而，先前对这一机制的研究假设，任何与破坏暗$U(1)$并将质量赋予暗光子有关的“暗希格斯”都与暗物质解耦，因此在冻结过程中不起作用。在本文中，我们探讨了一个黑暗的希格斯子GeV暗物质现象学在这个FDM制度的影响，考虑最简单的可能的建设，其中存在非平凡的暗物质暗希格斯耦合：一个模型与一个复杂的标量DM候选人直接耦合到黑暗的希格斯场。我们发现，对于一个广泛的参数空间，暗希格斯粒子可以改变产生的遗迹丰度的许多数量级，这种影响可以保持显着，即使是一个小的暗物质-暗希格斯耦合常数。考虑到测量直接检测和测量的CMB，我们进一步发现，在这个模型的参数空间中，重新创建适当的暗物质遗迹丰度的点只受到温和的约束，从其他来源目前，但可能会成为在不久的将来直接检测实验。
2022-03-25 hep-ph
