Constraining Higgs mediated dark matter interactions
我们进行分析的希格斯门户模型的暗物质（DM），DM是轻到足以有助于不可见的希格斯衰变。使用有效场论，我们表明，DM可以是一个热遗迹，只有当有额外的轻粒子质量低于几个100 GeV。我们给出了三个具体的例子，可行的希格斯门户模型轻DM：（i）SM扩展DM标量随着电弱三重态和单线态，（ii）一个两个希格斯双重模型的II型与额外的标量DM，（iii）SM与DM和一个额外的标量单线态，是轻于DM。在所有三个例子中，Br（h到不可见）约束并没有太多限制，因为它是由与遗迹丰度不同的参数控制的。额外的轻粒子可能对味道违反和碰撞器搜索有影响。
2013-12-05 hep-ph
Singlet Portal Extensions of the Standard Seesaw Models to a Dark Sector with Local Dark Symmetry
假设（{ \it i}）跷跷板机制适用于中微子质量和混合，（{ \it ii}）暗物质是绝对稳定的，这是由于不间断的$U(1)_X$暗规范对称性，以及（{ \it iii}）单态字段（$H^\dagger H$和$N_R$）是暗扇区的入口，我们建立了一个简单的模型，它与所有的宇宙学观测以及目前可用的陆地实验相一致，包括leptogenesis，$\sim 8 %$的额外暗辐射（导致$N_{\rm eff} = 3.130$中微子种类的有效数量）、希格斯膨胀、小尺度和大尺度结构形成以及标量暗物质（$X$）的当前遗迹密度。该模型的电弱真空在没有任何新物理的情况下，在$m_H = 125$ GeV的普朗克尺度下是稳定的.希格斯信号强度等于一个标准模型中的完整的$U(1)_X$的情况下与标量暗物质，但它可能小于一个独立的衰变通道，如果暗物质是一个暗扇区费米子或如果$U(1)_X$是自发破缺，因为一个新的中性标量玻色子在模型中的混合。在大型强子对撞机上对希格斯粒子特性的详细研究将有助于阐明本文所描述的模型。
2013-07-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Gravity as a Portal to Reheating, Leptogenesis and Dark Matter
我们表明，一个最小的情况下，只利用引力子作为暴胀子，暗扇区和标准模型（SM）之间的中间信使，是能够产生$simultaneously$观测到的遗迹密度的暗物质（DM），重子不对称通过leptogenesis，以及足够热的热浴后，通货膨胀。我们假设暴胀子势的形式为$V(ϕ)\propto ϕ^k$，它在暴胀结束时的最小值附近。由于暴胀产生的过量引力波对暗辐射的限制，通过最小的引力相互作用再加热的可能性已经被排除了。因此，我们在几个方面扩展了最小模型：i）我们考虑了非最小引力耦合--这指向DM质量$M_{N_1} \simeq 2-10 $ PeV，右手中微子质量$M_{N_2} \simeq (5-20) \times 10^{11}$ GeV和$T_\text{rh} \lesssim 3 \times 10^5$ GeV的参数范围（对于$k \le 20$）; ii）当DM与SM有一个直接但很小的Yukawa耦合时，我们提出了IceCube观测到的PeV过量的解释;我们还提出了一种新的设想，即DM的引力产生是一个两步过程，首先通过产生两个标量，然后衰变到费米DM终态.在这种情况下，螺旋抑制的缺乏增强了DM和重子不对称性的产生，并允许一个很大的范围内的参数，包括暗物质质量低于兆电子伏的暗物质温暖可以观察到的宇宙21厘米线，即使引力相互作用是负责再加热。我们还表明，可检测的原始引力波…
2022-12-01 hep-ph
Alignment without Decoupling: the Portal to Light Dark Matter in the MSSM
我们在标准模型的最小超对称扩展（MSSM）中研究了亚GeV到65 GeV质量范围内的光、热中性伴子暗物质。我们考虑实现的限制，在希格斯部门的较重的CP-偶希格斯模仿观察到的希格斯状态在125 GeV的，而较轻的CP-偶希格斯是介体的暗物质湮灭的对齐没有去耦。对于轻暗物质，我们提出了三种不同的新的可能性：（1）中性伴子，其质量约为轻希格斯质量的一半，在亚GeV到30 GeV的质量范围内;（2）中性伴子，其质量约为赝标量希格斯玻色子质量的一半，在我们的例子中约为60到65 GeV;（3）非常轻的中性伴子，其质量约为轻希格斯质量，对湮灭为希格斯对。我们讨论了间接和直接暗物质探测实验的所有这些可能性的影响，我们证明，所有的情况下，将通过下一代直接探测实验进行测试。我们还强调，这些场景中独特的希格斯现象保证了LHC的专门搜索计划。
2016-12-19 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Hidden Higgs Portal Vector Dark Matter for the Galactic Center Gamma-Ray Excess from the Two-Step Cascade Annihilation, and Muon g-2
我们已经建立了一个轻子特有的次小双希格斯门矢量暗物质模型。隐藏扇区中的矢量暗物质并不直接耦合到可见扇区，而是湮灭成隐藏的希格斯玻色子玻色子，后者通过一个小的耦合衰变成CP奇希格斯玻色子玻色子。在这个模型中，银河系中心的γ射线过剩主要是由于在末态中$τ$的两步级联湮灭。在不违反轻子普适性和$τ$衰变严格约束的情况下，用银河系中心过剩拟合得到的CP奇希格斯粒子$A$的质量可以在2 $σ$水平上解释μ子$g-2$异常.我们展示了三种不同的冻结出类型的暗物质遗迹，被称为（i）传统的WIMP暗物质，（ii）非传统的WIMP暗物质和（iii）吃共衰变的暗物质，这取决于隐藏的希格斯粒子和可见的两个希格斯粒子之间的混合角的大小。隐藏扇区中的暗物质在直接搜索或对撞机中被隔离而不被检测到，而暗物质湮灭信号在一般的隐藏扇区暗物质模型中不被抑制。我们讨论了矮球状星系观测的约束条件和Fermi-LAT投影灵敏度。
2018-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Kinetic Mixing, Dark Photons and Extra Dimensions III: Brane Localized Dark Matter
额外维度已被证明是构建新物理模型的一个非常有用的工具。在早期的工作中，我们开始研究动力学混合/矢量门户场景的5-D模拟的玩具模型，其中暗物质的相互作用，例如，一个复杂的标量，与膜局域领域的标准模型（SM）介导的大量$U(1)_D$暗光子生活在散装。这些模型被证明具有许多新的功能，使它们与它们的4-D类似物区分开来，并且在某些情况下，避免了一些众所周知的4-D模型构建约束。然而，这些收益是以引入相当数量的模型复杂性为代价的，例如，暗物质卡鲁扎-克莱因激发。在本文中，我们考虑一种替代的设置，其中的暗物质和暗希格斯粒子，负责$U(1)_D$打破，都本地化的"暗"膜在5-D间隔的另一端，从那里的SM字段位于只有暗光子现在是一个5-D字段。这种设置的现象学探讨了平坦和扭曲的额外的维度，并与以前的更复杂的模型。
2020-12-28 hep-ph
Freeze-Twin Dark Matter
镜像孪生希格斯玻色子（MTH）通过将每一个标准模型（SM）粒子与一个孪生副本相关联来解决这个小层次问题，但它与光自由度的宇宙学界限有矛盾。不对称再加热最近被提出来作为一种简单的方法，通过稀释孪生能量密度来修复MTH宇宙学。我们表明，这种稀释设置一个有趣的冻结的情况下，无论是最初的情况下，暗扇区的能量和微弱的耦合到SM的动机无关的原因暗物质生产的阶段。我们给双光子一个Stueckelberg质量，并通过动力学混合入口冻结双电子和正电子暗物质。获得暗物质丰度所需的动力学混合是从MTH中的红外贡献预期的环路抑制顺序。
2020-03-22 hep-ph
Light Thermal Dark Matter Beyond $p$-Wave Annihilation in Minimal Higgs Portal Model
本文研究了包含亚GeV Majorana暗物质和单态标量$ϕ$的最小Higgs Portal模型，通过引入标量与赝标量耦合分析暗物质湮灭及散射效应，发现非零赝标量耦合能缓解直接探测限制，并指出CMB对赝标量主导情形的严格约束及未来实验对共振区的检验潜力。
2024-05-30 astro-ph.HE hep-ph
A Closer Study of the Framed Standard Model Yielding Testable New Physics plus a Hidden Sector with Dark Matter Candidates
对有限状态机的进一步研究：[I]保留了早期的结果，解释了三代费米子的存在，以及轻子和夸克的分级质量和混合模式; [II]预测了一个质量为TeV的矢量玻色子$G$，它与标准模型的$γ$和$Z$混合。随后与标准混合方案的偏差可根据$G$质量计算。虽然这些偏差（一）$m_Z - m_W$，（二）$Γ(Z \rightarrow \ell^+ \ell^-)$，（三）$Γ(Z \rightarrow {\rm hadrons})$都在目前的实验误差，只要$m_G > 1$ TeV，他们应该很快就可以检测到，如果$G$质量不是太大; [III]表明，在平行的标准部门熟悉我们，有另一个地方的味道和颜色的角色互换。尽管它和我们的星系一样人口众多，自我互动也同样活跃，但它与标准扇区的交流却很少，除了通过两个已知的入口进行混合，其中一个是上面[II]中提到的$γ-Z-G$复合体，另一个是包含标准模型希格斯粒子的标量复合体。因此，新的扇区对我们来说似乎是隐藏的，就像我们对他们来说似乎是隐藏的一样，因此它的最低成员具有10 MeV的质量，是电中性的，看起来稳定，但数量丰富，可能成为暗物质的合格候选者。更详细的总结这些结果连同一些评论模型的特殊理论特征可以发现在最后一节的文字。
2018-10-04 hep-ph
WIMP Shadows: Phenomenology of Secluded Dark Matter in Three Minimal BSM Scenarios
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
Consequences of the Dresden-II reactor data for the weak mixing angle and new physics
Dresden-II反应堆实验最近报道了一个使用锗探测器观测中微子-核相干弹性散射的暗示性证据。由于低反冲能量阈值，这些数据是特别有趣的低能量的弱混合角的测定和新的物理导致在低动量转移的光谱失真的研究。使用两个假设的淬灭因子，我们研究的影响的数据：（i）弱混合角在重整化尺度的$\sim 10\,\text{MeV}$，（ii）中微子广义相互作用与光介质，（iii）不育中微子偶极门户。弱混合角的结果显示出强烈的依赖于淬灭因子的选择。虽然仍然有很大的不确定性，德累斯顿-II的数据提供了第一次确定$\sin^2θ_W$在这样的规模使用相干弹性中微子核散射数据。严格的上限放在光矢量，标量和张量介体的情况下。由反应堆反中微子通量和电离能阈值暗示的运动学约束允许无菌中微子偶极门户产生无菌中微子质量高达$\sim 8\,$ MeV的向上散射事件。在这种情况下，我们发现极限也对猝灭因子的选择敏感，但在这两种情况下，在相同的无菌中微子质量范围内，与从XENON 1 T数据得出的极限竞争，并且比从COHERENT数据得出的极限更加严格。
2022-09-15 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrino mixing and masses in SO(10) GUTs with hidden sector and flavor symmetries
我们在SO（10）大统一理论的框架下考虑中微子的质量和混合问题，大统一理论的隐扇区由SO（10）的费米和玻色子单态和味对称性组成。该框架允许解开CKM物理负责CKM混合和不同的质量层次的夸克和轻子和中微子的新物理产生的中微子质量和大轻子混合小。该框架自然地导致关系$U_{PMNS} \sim V_{CKM}^{\dagger} U_0$，其中$U_0$的结构由风味对称性决定。该框架的主要特点是除了狄拉克质量矩阵$m_D$外，门质量矩阵$M_D$和单态质量矩阵$M_S$也参与轻子混合的产生.这为实现风味对称性和解释数据开辟了新的可能性。使用$A_4 \times Z_4$作为味群，我们系统地探讨了味结构，它可以在这个框架中获得依赖于字段内容和对称性分配。我们用公式表示导致$U_0 \sim U_{TBM}$或$U_{BM}$的附加条件。它们包括（i）单重态黄酮偶联的相等性（一般来说，比例性），（ii）它们的VEV相等性;（iii）单重态和三重态VEV之间的相关性，（iv）黄酮三重态的某些VEV对齐。这些特征可以来自额外的对称性，也可以是进一步统一的残余。构造了具有最小flavon含量和最少耦合数的唯象可行方案。
2016-04-13 hep-ph
Phenomenological consequences of an interacting multicomponent dark sector
我们考虑一个暗扇形模型，该模型包含在不间断的$U(1)$规范相互作用下带电的稳定费米子，以无质量暗光子为力载体，通过标量信使与普通物质相互作用。我们通过求解一组耦合的玻尔兹曼方程来研究它的早期宇宙演化，这些方程跟踪不同物种的数量密度，以及暗区和可见区之间的熵和能量交换。现象学上可行的实现包括：i）重的（1 TeV或更高）轻子样暗费米子扮演暗物质候选者的角色，根据暗可见扇区门户的强度，各种生产机制活跃; ii）光（几个GeV到几十个GeV）类夸克暗费米子，稳定但具有抑制的残余密度; iii）由于暗光子，宇宙中的额外辐射成分，温度受宇宙微波背景数据的限制，从而防止暗费米子轻于约1 GeV。对我们的方案的额外限制来自暗物质直接探测搜索：原子核上的弹性散射是由标准模型或暗光子介导的偶极或电荷半径相互作用驱动的，提供了长程效应，然而，并不总是占主导地位，正如通常在这种情况下假设的那样。下一代探测器的预计灵敏度覆盖了可行参数空间的重要部分，并且相对于从轻子的磁偶极矩和恒星系统的冷却导出的依赖于模型的约束具有竞争力。
2020-05-08 hep-ph
Two-Higgs doublet solution to the LSND, MiniBooNE and muon $g-2$ anomalies
我们证明了标准模型的最简单的扩展之一，添加第二个希格斯双重态，当与暗扇区单重态标量相结合时，允许我们：$i)$解释了液体闪烁中微子探测器（LSND）和MiniBooNE（MB）中长期存在的异常，同时保持与卡门的零结果的兼容性，$ii)$在此过程中获得了通往暗区的门户，和$iii)$可以很好地解释μ子$g-2$的观测值。三个单态中微子可以通过I型跷跷板来理解所观察到的中微子质量平方差，其中两个较轻的状态参与了LSND和MB的相互作用。在这两个实验中，我们获得了非常好的拟合能量和角分布。我们解释这里提出的解决方案的功能，并讨论我们的模型必须满足的约束条件。我们还提到了未来对其颗粒含量进行测试的前景。
2021-09-24 hep-ex hep-ph
Wrong sign Yukawa coupling of the 2HDM plus a singlet scalar dark matter confronted with dark matter and Higgs data
在含标量暗物质的II型双Higgs二重态模型（$S$）框架下，我们研究了125 GeV Higgs粒子的Yukawa耦合，它是暗物质和SM扇区之间唯一的入口.在对LHC和暗物质实验中的Higgs搜索施加约束后，我们得到了一些有趣的观测结果：（i）在125 GeV Higgs的Yukawa耦合符号错误的情况下，LHC的理论、倾斜参数和Higgs搜索可以对$\tanβ$施加严格的约束。例如，对于$m_H=600$ GeV和140 GeV $<m_A<200$ GeV，要求$\tanβ$在4.2和5.7的范围内。(ii)由于$SS\to AA$湮灭通道对遗迹密度的贡献，暗物质与125 GeV Higgs粒子的耦合可以得到很大程度的抑制。然而，对于$m_S < 50$ GeV，$SS\to AA$通道不能解决125 GeV Higgs的残留密度和信号数据之间的紧张关系。(iii)XENON 1 T（2017）和PandaX-II（2017）的限值排除了65 GeV $<m_S<$ 78 GeV、$0.8<f^n/f^p<1$和$y_d/y_u>-0.82$范围内的大多数样本。(iv)Fermi-LAT极限排除了大多数在62.5 GeV $<m_S <65$ GeV范围内的样品，包括具有$f^n/f^p\sim -0.7$的样品。
2017-11-26 hep-ph
The minimal cosmological standard model
本文提出一个最小宇宙学标准模型，仅在引力部分显式破坏全局PQ对称性，从而同时解释标度起源、暴胀、物质-反物质不对称、中微子质量、暗物质和强CP问题。
2025-07-22 gr-qc hep-ph
Higgs boson induced reheating and ultraviolet frozen-in dark matter
早期宇宙的再加热阶段是所有暴胀模型的重要组成部分，在此期间不仅产生标准模型（SM）量子，而且还可以揭示暗物质的产生。在这项工作中，我们探讨了一类再加热模型，其中再加热是由膨胀子$ϕ$与SM希格斯玻色子${\textbf h}$的立方相互作用引起的形式为$g_{hϕ} M_{\rm Pl} ϕ|{\textbf h}|^2$采用$α$ -吸引子T-模型的膨胀。假设暴胀子作为背景场，这种相互作用意味着希格斯玻色子的$ϕ$依赖的质量项和再加热效率的非平凡相空间抑制。因此，再加热时间延长，SM热浴的最高温度降低。特别地，由于暴胀子场的振荡，$ϕ$依赖的希格斯玻色子质量导致破缺和未破缺的电弱规范对称性的相位之间的周期性跃迁。这些快速的相变的后果进行了详细的研究。在暴胀子背景存在下的纯引力再加热机制，即，对于$g_{hϕ}=0$，也进行了研究。事实证明，即使它可以占总生产SM辐射的情况下，$g_{hϕ}$，其贡献的再加热是次显性的范围内考虑的$g_{hϕ}$在这项工作中。作为暗物质的候选者，一个大质量的阿贝尔矢量玻色子$X_μ$被认为是暗物质。讨论了$X_μ$的各种产生机制，包括（i）来自暴胀子背景的纯引力产生，（ii）来自SM量子的引力冻结，（iii）通过dim-5有效算符的暴胀子衰变，以及（iv）通过dim-6有效算符的希格斯门冻结和希格斯衰变。正确描述观察到的遗迹丰度的参数已经确定。
2023-02-23 hep-ph
Towards Completing the Standard Model: Vacuum Stability, EWSB and Dark Matter
我们研究的标准模型（SM）在其整个微扰有效性范围之间的$Λ_QCD$和$U(1)_Y$朗道极，假设一个未知的引力理论在紫外线不引入额外的粒子阈值，建议由微小的宇宙学常数和新的稳定物理在EW尺度的情况下。我们发现，由于维度的嬗变，SM希格斯势在10^26 GeV处有一个全局最小值，这使得SM在这个能量范围内作为现象学上可接受的模型是无效的。我们发现，扩展经典标度不变的SM与一个复杂的单线态标量S允许我们：（i）稳定的SM希格斯势;（ii）诱导的单重扇区通过维度嬗变，产生负SM希格斯质量项通过希格斯门户;（iii）提供一个稳定的CP奇单线态作为热遗迹暗物质由于CP守恒的标量势;（iv）提供可以充当CP偶单态形式的暴胀子的自由度。维度嬗变的对数行为允许人们容纳电弱标度和朗道极点之间的大层次结构，而理解后者需要对SM有一个新的非微扰观点。
2014-01-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark Matter Energy Deposition and Production from the Table-Top to the Cosmos
发现暗物质与标准模型之间的非引力相互作用将是解开暗物质本质的重要一步。如果这样的相互作用存在，它将对早期宇宙和对撞机实验中暗物质的产生深远的影响。此外，它还将允许暗物质以意想不到的方式将能量沉积到标准模型粒子中。本文详细介绍了在理解这些意义方面取得的一些最新进展，包括（i）在矢量门暗扇区模型中，一种新的热暗物质的冻结机制，该机制由一个3到2的过程控制，（ii）研究了暗扇区束缚态的存在如何影响对撞机对暗物质的直接和间接搜索; ㈢利用一个对轴子引起的线偏振光旋转敏感的空腔进行新的轴子暗物质干涉测量研究; ㈣明确评估暗物质湮灭和衰变对宇宙再电离的潜在贡献;（v）21厘米宇宙学对暗物质湮灭速率和衰变寿命的新约束，以及（vi）一个新的数字代码DarkHistory，它大大改进了在存在外来能量注入源的情况下宇宙电离和热历史的计算。这些新奇的想法跨越了从桌面实验到整个宇宙的长度尺度，并代表了暗物质可能会让我们感到惊讶的无数方式中的一小部分。
2019-07-09 astro-ph.CO hep-ph
A Novel One-loop Model for Majorana Neutrino Mass and Dark Matter
College of General Education, University of Doha for Science and Technology（多哈科学与技术大学通识教育学院）；Department of physics, United Arab Emirates University（阿拉伯联合酋长国大学物理系）
该研究提出T4-3-i拓扑的完整场论实现，构建含狄拉克费米子等的T4-3-i-B1模型，解释马约拉纳中微子质量，费米子与标量暗物质均可行，共湮灭对遗迹丰度关键。
2026-08-14 hep-ph
Beyond Neutrino Mass: Observable $n$-$\overline{n}$ Oscillations in UV Complete Seesaw Models
本文在可解释费米子质量并通过跷跷板机制产生中微子质量的统一框架中，证明两类 $SU(5)$ 拓扑可产生可观测 $n-\overline{n}$ 振荡，并指出未来实验可探测远高于对撞机能标的有色态。
2025-09-30 hep-ph
Neutrino Masses: Shedding Light on Unification and Our Origin
在演讲的第一部分，阐述了20世纪70年代提出的三个关键思想，特别是它们在理解中微子质量和宇宙重子不对称性方面的综合作用。这些想法包括：（i）对称性SU（4）-色，它引入了右手中微子作为每个家族的重要成员，并提供了（2）超对称性大统一以及三个规范耦合的会议规模，它提供了RH中微子的超重Majorana质量的规模;和（iii）跷跷板机制，它结合狄拉克和超重Majorana质量的中微子如上所述，产生自然轻LH中微子，特别是正确的幅度为m（nu-tau）。在第二部分中，部分基于最近的工作，试图展示一组不同的现象，包括（a）费米子质量，（b）中微子振荡，（c）CP和味违反，和（d）基于有效对称群G（224）= SU（2）_L × SU（2）_R × SU（4），通过稀薄发生的重子发生可以整齐地放在一个预测框架内。色或SO（10），具有超对称性。在这个框架内出现的CP和味道违规包括增强的速率（通常接近观察到的极限）为mu -> e + gamma和tau -> mu + gamma，也可测量的电偶极矩的中子和electron. Expectations在同一框架内产生的质子衰变总结在结束。需要强调的是，这一框架的两个值得注意的缺失部分是超对称性和质子衰变，否则它是如此成功。
2004-11-05 hep-ph
Leptophilic scalar dark matter in U(1)$_{L_μ-L_τ}$: Evading direct detection and prospective neutron star heating
School of Science, Sun Yat-Sen University（中山大学科学学院）；School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）
研究轻子偏爱标量暗物质在U(1)_{L_μ-L_τ}扩展中的特性，通过中子星加热规避直接探测并探索其候选粒子。
2026-08-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
