Leptogenesis from a feebly interacting dark matter sector
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Concordia University（康考迪亚大学）
通过在标准模型中引入两个费米子（一个带电χ和一个中性ψ）以及三个右手中微子Ni，并通过带电规范单态标量S相互作用，研究了轻子生成机制，表明即使右手中微子质量在10 TeV量级且非简并，也能产生所需的宇宙重子不对称性。
2022-02-01 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
Imprint of the seesaw mechanism on feebly interacting dark matter and the baryon asymmetry
我们表明，I型跷跷板，负责产生轻中微子质量，本身是能够容纳的三个右手中微子之一，作为一个冻结在类型的暗物质（DM），其中所需的相关耦合的小连接到（最小的）活动中微子质量的亮度。结果表明：（a）具有$\lesssim \mathcal{O}(1)$ MeV质量的DM的非热产生（通过$W, Z$玻色子和SM希格斯粒子的衰变）与遗迹密度一致，以及（b）它的稳定性决定了这个最小的活性中微子质量唯一的$\sim {\mathcal{O}}(10^{-12})$ eV。另一方面，在这种情况下（考虑到最新的中微子数据和希格斯真空稳定性问题）的味道leptogenesis的研究固定了另外两个右手中微子的规模。
2021-10-26 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
Mechanism for baryogenesis via feebly interacting massive particles
我们提出了一个简单的机制，它允许同时产生的重子不对称的宇宙随着其暗物质的内容。为了实现这个目标，我们采用了重浴态的非平衡衰变到弱耦合的暗物质粒子和标准模型带电费米子。这些衰变通过冻结机制导致暗物质的产生，假设它们进一步违反$CP$，可以在共振区产生可行的物质-反物质不对称性。我们说明了这种机制，通过研究一个特定的实现这个一般的情况下，重浴粒子的作用是发挥$SU(3)_{\text{c}}\times SU(2)_{\text{L}}$ -单重态矢量费米子与非零超荷和暗物质被确定与规范单重态实标量场。我们表明，在这个简单的模型的背景下，宇宙学约束的暗物质丰度和重子的不对称性是满意的质量的重矢量费米子状态的几个TeV，可能达到的高亮度运行的大型强子对撞机。反过来，暗物质被预测为相当轻，质量为几keV。
2022-02-16 hep-ph
Prompt searches for feebly interacting particles at the LHC
该研究汇总ATLAS与CMS利用13 TeV、约140 fb⁻¹质子-质子碰撞数据对暗介子、重中性轻子、暗物质和暗光子等弱相互作用粒子即时信号的搜寻，显著扩展并首次给出部分模型的对撞机约束。
2024-12-09 hep-ex hep-ph
Feebly-Interacting Particles:FIPs 2020 Workshop Report
随着在大型强子对撞机上寻找具有相当大耦合的新物理学的实验计划的建立和成熟，人们对更广泛的粒子和天体物理学社区越来越感兴趣，以探索光和弱相互作用粒子的物理学，作为TeV尺度及更高尺度的新物理学领域的补充范例。FIPs 2020是第一个完全致力于弱相互作用粒子物理学的研讨会，于2020年8月31日至9月4日举行。研讨会聚集了来自对撞机，束流收集器，固定目标实验，以及天体物理学，轴子/ALP搜索，当前/未来中微子实验和暗物质直接探测社区的专家，讨论FIPs物理学实验搜索和基础理论模型的进展，并加强不同领域的交叉交流。2020年6月7日至9日在CERN举行的专题研讨会“超越对撞机的物理学与理论”对FIPs 2020进行了补充。本文件介绍了讲习班上的会谈摘要以及随后立即举行的讨论结果。它的目的是提供一个清晰的图片，这个蓬勃发展的领域，并提出了一些建议，为下一轮的实验结果。
2022-01-03 hep-ph
511 keV line constraints on feebly interacting particles from supernovae
核心坍缩超新星（SNe）可以大量产生质量为O（10-100）MeV的弱相互作用粒子。在本文中，我们考虑的情况下，MeV的不育中微子和暗光子混合的普通中微子和光子，分别。此外，无菌中微子和暗光子都可能在到达地球的途中衰变为正电子。这些正电子会在银河系介质中与电子湮灭，并对511 keV谱线中的光子通量做出贡献。使用SPI（SPectrometer on INTEGRAL）观测这条谱线，将这些粒子的混合参数的界限提高了几个数量级，低于SN 1987 A能量损失参数已经排除的范围。
2022-03-29 astro-ph.HE hep-ph
Light and Feebly Interacting Non-Abelian Vector Dark Matter Produced Through Vector Misalignment
本文研究早期宇宙中由 $SU(2)_{_R}$ 规范对称性产生的轻且弱相互作用的非阿贝尔矢量暗物质，揭示冻结产生机制对 $W^3_{_R}$ 有效但对 $W^{\pm}_{_R}$ 不足，并提出矢量失准机制可同时解释三种暗物质组分的遗迹密度，最终给出参数空间允许区域。
2023-07-06 hep-ph
Robust constraints on feebly interacting particles using XMM-Newton
利用XMM-Newton X射线数据，首次对银河系超新星产生的MeV级亲电性弱相互作用粒子给出最强约束，通过逆康普顿散射导致的X射线超出进行限制。
2024-05-27 astro-ph.HE hep-ph
Feebly Interacting Particles: FIPs at LHCb
本文探讨了LHCb利用新触发器技术搜索轻量微弱相互作用粒子的可能性，并更新了相关基准参数空间。
2025-11-20 hep-ph
Sensitivities to feebly interacting particles: public and unified calculations
针对长寿命粒子搜寻实验灵敏度估算假设不统一、难以横向比较的问题，研究推出基于Mathematica的SensCalc代码，以半解析方法计算GeV量级长寿命粒子的事例数，提供统一的灵敏度估算工具并给出案例研究。
2023-11-01 hep-ex hep-ph
Sensitivities to feebly interacting particles: public and unified calculations
本文推出开源工具SensCalc，统一计算费米实验室及CERN多个实验对弱相互作用粒子的探测灵敏度，以一致比较其探索参数空间的潜力。
2023-10-30 hep-ex hep-ph
Flavour anomalies and the muon $g-2$ from feebly interacting particles
我们对轻弱相互作用粒子~（FIPs）的简化模型进行了唯象分析，它可以对LHCb的$b\to s l^+ l ^-$跃迁异常和μ子的反常磁矩提供一个综合的解释。根据FIP耦合到$b-s$和$μ-μ$矢量电流的明确动量依赖性对不同的情况进行分类，并且它们受到来自味道和精确物理的几个约束。我们表明，可行的组合解决方案的μ子$g-2$和风味异常存在与交换的矢量FIP的质量大于$4 \,\textrm{GeV}$。有趣的是，大型强子对撞机有可能通过提高$Z\to 4μ$横截面测量的精度来探测参数空间的这一区域。相反，我们发现，解决方案的基础上交换一个更轻的矢量，在$m_V < 1\,\textrm{GeV}$范围内，基本上被排除的组合的$B\to K +\textrm{invisible}$和$W$衰减精度界限。
2022-03-20 hep-ex hep-ph
Gravitational Waves from Feebly Interacting Particles in a First Order Phase Transition
Instituto de Física Teórica UAM/CSIC（马德里自治大学/西班牙国家科学研究委员会理论物理研究所）；Research Center for the Early Universe, The University of Tokyo（东京大学宇宙早期研究中心）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Institute for Theoretical Physics, Utrecht University（乌得勒支大学理论物理研究所）
本文研究了弱相互作用粒子在第一阶相变中产生引力波的机制，提出其信号特征与传统来源不同，可能被未来引力波探测器观测到。
2026-02-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Radiative transfer in stars by feebly interacting bosons
从第一性原理出发，我们研究了新的弱相互作用玻色子（FIB），如轴子，类轴子粒子（ALP），暗光子等的辐射转移。我们的关键简化是只包括玻色子发射或吸收（包括衰变），但不包括辐射场的不同模式之间的散射。基于一个给定的温度分布和FIB吸收率在一个明星，我们推导出明确的体积积分表达式的玻色子光度，达到从自由流的强捕获限制。后者被视为明确对应于准热发射从“FIB球”根据斯特凡-玻尔兹曼定律。我们的研究结果取代的表达式和近似发现在最近的文献中FIB发射从超新星的核心，辐射不稳定的FIB，提供明确的表达最近讨论的非本地（“弹道”）转移的能量在水平分支恒星。
2022-09-17 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
In-flight positron annihilation as a probe of feebly interacting particles
本文利用超新星中重弱相互作用粒子衰变产生的正电子飞行中湮灭信号，结合COMPTEL和EGRET数据，对类轴子粒子、惰性中微子和暗光子的电子耦合给出了比现有界限强一至两个数量级的最严格限制。
2025-05-06 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Circumstellar Medium of Supernovae as New Probes for Feebly Interacting Particles
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；Academia Sinica（中央研究院）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
利用超新星周边介质中的能量注入现象，通过观测前导黑体辐射来探测弱相互作用粒子，为暗物质研究提供了新的方法和约束。
2026-09-15 astro-ph.HE hep-ph
Energy transfer by feebly interacting particles in supernovae: the trapping regime
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究显示，在超新星中弱相互作用粒子的能量转移受耦合强度影响，大耦合时能量转移呈扩散而非球形，从而降低能量沉积，影响粒子探测参数空间和暗物质模型。
2025-11-20 astro-ph.HE hep-ph
Multimessenger constraints for electrophilic feebly interacting particles from supernovae
本文综述了利用多信使技术约束超新星中产生的亲电弱相互作用粒子的最新方法，该方法不依赖具体粒子模型，可推广至类轴子粒子、惰性中微子和暗光子等多种候选粒子。
2024-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for hadronic decays of feebly-interacting particles at NA62
本文利用NA62实验束流倾卸模式下的1.4×10^17个质子数据，搜寻暗光子、暗标量及类轴子粒子在飞行中的强子衰变，未发现信号并排除了多个模型的新参数空间。
2025-06-03 hep-ex hep-ph
Feebly Interacting Dark Matter Particle as the Inflaton
我们提出了一个方案，$Z_2$ -对称标量场$ϕ$首先驱动宇宙暴胀，然后再加热宇宙，但仍然不平衡本身，最后包括观测到的暗物质丰度，由粒子衰变产生的LA冻结机制。我们的工作模型无关，没有指定的相互作用的标量场除了其自相互作用耦合，$λϕ^4$，非最小耦合到重力，$ξϕ^2R$，耦合到另一个标量场，$gϕ^2σ^2$。我们发现标量场$ϕ$既是暴胀子，也是暗物质的候选者，如果$10^{-9}\lesssim λ\lesssim g\lesssim 10^{-7}$和$3 \rm{keV} \lesssim m_{\rm ϕ}\lesssim 85 \rm{MeV}$是$ξ=\mathcal{O}(1)$的话。这样一个小的值的非最小耦合也被发现是正确的大小，以产生所观察到的曲率扰动幅度的情况下。我们还讨论了如何从其他同类型的暴胀模型的下一代CMB卫星的模型可能区分。
2016-09-08 astro-ph.CO hep-ph
Multimessenger search for electrophilic feebly interacting particles from supernovae
本研究通过多信使分析，利用超新星产生的MeV尺度弱相互作用粒子衰变注入的轻子对光子与宇宙射线的影响，模型无关地约束了此类粒子与电子的相互作用。
2024-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Feebly Interacting Particles: FIPs 2022 workshop report
本报告是2022年在CERN举办的FIPs研讨会成果，介绍了低于GeV甚至亚eV标度的弱相互作用粒子相关理论研究、实验进展及该领域的十年目标，为粒子物理基础难题提供新探索方向。
2023-05-02 hep-ph
Revisiting freeze-in dark matter from renormalizable operators
在这篇会议论文中，我们总结了最近一项研究的结果，其中考虑了超相对论性制度对弱相互作用暗物质粒子产生的影响。由于其人口积累的热历史，我们彻底检查了温度窗口$T \gg M$，这是以前被忽视的背景下，暗物质模型与可重整化运营商。在高温下，对于我们工作中考虑的模型，弱相互作用粒子的产生速率是由多个软散射以及$2 \to 2$过程驱动的，这可以对暗物质能量密度做出很大的贡献。
2021-04-29 hep-ph
Probing Feebly Interacting Particles with 511 keV Line from Circumstellar Medium of Supernovae
University of Chicago（芝加哥大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；Academia Sinica（中央研究院）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
提出利用超新星星周介质中511 keV谱线探测微弱相互作用粒子，以暗光子为基准计算信号，并指出与多波长转变的关联特征。
2026-09-17 astro-ph.HE hep-ph
Towards the optimal beam dump experiment to search for feebly interacting particles
本研究针对对撞机难以探测质量5-10GeV/c²以下弱相互作用粒子（FIPs）的局限，分析束流倾倒实验几何参数对信号产额的影响，提出最大化接收度的最优探测器布局方案。
2023-11-11 hep-ex hep-ph
Feebly Interacting $U(1)_{\rm B-L}$ Gauge Boson Warm Dark Matter and XENON1T Anomaly
最近，XENON1T探测器观测到的电子反冲数据过量引起了人们的广泛关注，这是对标准模型（SM）扩展的一个潜在暗示。质量为$m_{A'}\!\in\!(2\,{\rm keV},\!3\,{\rm keV})$的矢量玻色子的吸收是对过剩的一种可行的解释。在矢量玻色子解释了当今的暗物质（DM）的情况下，由于其可疑的质量状态，矢量玻色子很可能属于一类温暖的暗物质（WDM）。在这种情况下，为过量提供良好的拟合，动力学混合$κ\!\sim\!10^{-15}$要求矢量DM的非热起源。在这封信中，我们考虑的情况下，规范玻色子是什么，但$U(1)_{\rm B-L}$规范玻色子和它的非热起源是由于衰变的相干振荡标量的凝聚诱导自发破缺的$U(1)_{\rm B-L}$。我们讨论了早期宇宙物理学的影响时，温暖的性质的矢量DM作为一个解决方案，$Λ$ CDM模型遇到的小尺度问题和XENON1T异常。
2020-09-06 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter phase-in: producing feebly-interacting particles after a first-order phase transition
研究宇宙一阶相变对非重整化相互作用暗物质冻结机制的影响，提出 DM 相变产生机制，确定其主导条件并发现其丰度与相变引力波峰值频率相关，开辟新观测可能。
2025-04-14 astro-ph.CO hep-ph
On the impact of heavy meson production spectra on searches for heavy neutral leptons
本文扩展 ALPiNIST 蒙特卡洛框架以支持重中性轻子等弱相互作用粒子，并强调统一模拟输入对实验参数灵敏度评估的关键作用。
2024-07-11 hep-ph
Implications of Feebly Interacting Dark Sector on Neutron Star Properties and Constraints from GW170817
研究了静态条件下暗物质与强子物质的弱相互作用对中子星物态方程和结构性质的影响。为此，我们采用强子扇区的有效手征模型，并首次在NS内部可能存在DM的背景下，通过轻新物理介体引入DM-SM相互作用。此外，DM费米子的质量，介体和耦合是从子弹团的自相互作用约束和从今天的遗迹丰度。在所考虑的框架内，这项工作突出了基本硬化的EoS中存在的DM费米子的质量的顺序的几个GeV相比，没有DM的情况。因此，NS的最大引力质量与仅用强子物质EoS不能满足的最大质量粒子的边界一致。1.4 $M_{\odot}$ NS的半径和潮汐形变率以及与GW 170817相关的双星中子星（BNS）的潮汐形变率的估计值与GW 170817观测的BNS合并的单个约束值符合得很好。
2021-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Feebly-Interacting Peccei-Quinn Model
提出一种具有大波函数重整化常数的弱相互作用 Peccei-Quinn 标量场模型，在满足自然性的同时实现大衰变常数，缓解了质量和精细调节问题，并预测了轻质量 PQ Higgs 玻色子及多种暗物质宇宙学场景与实验特征。
2024-12-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Self-interacting hidden sector dark matter, small scale galaxy structure anomalies, and a dark force
暗物质（DM）在星系尺度下的短距离行为表现出一些典型的速度无关截面冷暗物质（CDM）所不能解释的特征。我们讨论了一个粒子物理模型，其中暗费米子通过暗力与作为介质的亮暗光子进行自相互作用，暗扇区与可见扇区微弱地相互作用。我们研究耦合玻尔兹曼方程涉及两个温度，一个为每个部门。我们拟合的速度依赖DM截面的数据从矮星系到星团的尺度与遗迹密度约束一致。
2021-04-08 hep-ph
Supernova cooling from neutrinophilic dark matter
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
本文首次研究核心坍缩超新星中微子散射产生暗物质导致的冷却效应，利用模拟数据对亚GeV暗物质-中微子耦合给出严格限制，比间接探测强十个数量级以上，凸显超新星作为轻暗物质探针的潜力。
2026-09-14 hep-ph
SHiP experiment at the SPS Beam Dump Facility
SHiP实验利用SPS高强度束流倾卸设施，通过多系统探测器在GeV能标搜寻弱相互作用粒子（如暗区媒介粒子、轻暗物质和毫电荷粒子）并研究中微子，计划运行15年，以补充LHC及未来对撞机的超标准模型物理搜寻。
2025-04-09 hep-ex hep-ph
Upgrading Sterile Neutrino Dark Matter to FI$m$P Using Scale Invariance
本文提出了一类极轻的弱相互作用大质量粒子FI $m$ Ps。它们是具有标度不变性的弱相互作用大质量粒子的组合，DM稳定性、质量起源和遗迹密度之间存在着内在的联系。在具有三个右手中微子的标度不变标准模型（$ν$ SISM）中，最轻的$N_1$实现了FI $m$ P的情形。在该示例中，$ν$ SISM固有的标量单线态同时产生该FI $m$ P的质量和残余密度。此外，它们也是电弱对称性自发破缺所急需的。有趣的是，一个7.1 keV的$N_1$与正确的遗物密度，可以解释最近的3.55 keV的$X-$射线线，位于我们的模型的体参数空间。
2015-10-23 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs with Enhanced Annihilation from a Feebly Interacting Unstable Partner
University of Utah（犹他大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究提出WIMP与可衰变的重伙伴粒子耦合的扩展模型，通过求解玻尔兹曼方程发现伙伴粒子衰变可显著增强WIMP湮灭截面（最高达三个数量级），并可由间接探测实验检验，NMSSM可实现该情景。
2026-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
FIMP dark matter mediated by massive gauge boson around the phase transition period and the gravitational waves production
我们研究了弱相互作用的大质量粒子暗物质，其产生过程受到相演化和对矢量玻色子复杂的热修正的显著影响。我们计算冻结过程，通过列举所有可能的$1 \leftrightarrow 2$和$2 \leftrightarrow 2$过程，获得正确的暗物质遗迹密度。对一级相变和宇宙弦发射的预测引力波进行了评估。
2021-11-20 hep-ph
Freeze-In Production of FIMP Dark Matter
我们提出了另一种可计算的暗物质成因机制，“热冻结”，涉及一个弱相互作用大质量粒子（FIMP）与热浴的相互作用如此微弱，它永远不会达到热平衡。与传统的“热冻结”产生机制一样，遗迹丰度反映了初始热分布与粒子质量和耦合的组合，这些都可以在实验室或天体物理学中测量。冷冻产率是由接近FIMP质量的低温主导的IR，并且独立于未知的UV物理，例如膨胀后的再加热温度。弦论紧化的模和模子从弱尺度超对称破缺中获得质量，提供了冻结机制的实现，就像使用狄拉克中微子质量或大统一体尺度抑制相互作用的模型一样。冻结和FIMPs的实验信号可能是壮观的，包括在LHC中产生新的亚稳态有色或带电粒子以及大爆炸核合成的改变。
2009-12-08 astro-ph.CO hep-ph
An intermediate framework between WIMP, FIMP, and EWIP dark matter
弱相互作用大质量粒子（WIMP）、弱相互作用大质量粒子（FIMP）和极弱相互作用大质量粒子（EEP）暗物质是解释暗物质的不同理论框架。在本文中，我们研究了一个中间场景，结合了这三个框架的功能。它由一种弱相互作用粒子组成--一种弱相互作用粒子--它在早期宇宙中没有达到热平衡--一种弱相互作用粒子--它的残余密度由宇宙的再加热温度决定--一种弱相互作用粒子。作为一个例子，这个框架的显式实现，基于单重标量模型的暗物质，详细分析。特别是，文物密度作为模型参数的函数进行了研究，并确定了在此中间方案中的新的可行区域。最后，它表明，这种替代框架的暗物质允许任意重的暗物质粒子，它表明暗物质和通货膨胀之间的连接。
2011-11-29 hep-ph
High-energy neutrino signals from supernova explosions: a new window into dark photon parameter space
本文提出利用超新星爆发中200–400 MeV暗光子衰变产生的高能中微子作为新物理信号，以模型无关且稳健的方式探测暗光子等超出标准模型的微弱相互作用粒子。
2024-04-30 astro-ph.HE hep-ph
The Dawn of FIMP Dark Matter: A Review of Models and Constraints
我们提出了一个概述的情况下，所观察到的暗物质（DM）的丰度由弱相互作用的大质量粒子（FIMPs），产生非热的所谓的冻结机制。与通常的冻结情况相反，冻结的FIMP DM与可见光区的粒子相互作用非常弱，并且从未与早期宇宙中的重子光子流体达到热平衡。而不是由它的湮灭强度决定，DM丰度取决于与重子-光子流体平衡的粒子的衰变和湮灭强度，以及DM扇区中的耦合。这使得冷冻DM非常困难，但并非不可能进行测试。在这篇综述中，我们提出的冻结机制和它的变化考虑在文献中（暗冻结出和再湮灭），比较它们的标准DM冻结出的情况下，讨论了几个方面的模型建设，并特别注意这种弱相互作用DM的观测特性和一般的可测性。
2017-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Probing multicomponent FIMP scenarios with gamma-ray telescopes
我们考虑一个场景，其中暗扇区包括两个弱相互作用的大质量粒子（FIMPs），与标准模型粒子的耦合，允许它们在早期宇宙中通过热冻结产生。这些耦合一般导致较重的暗物质成分衰变为较轻的成分，可能导致可观察到的信号，否则难以捉摸的FIMPs。具体地说，我们认为，循环诱导衰变$ψ_2\rightarrowψ_1γ$的费米子FIMPs，或$ϕ_2\rightarrowϕ_1γγ$的标量FIMPs，可以有可检测率的模型参数与所观察到的暗物质丰度兼容。
2019-12-19 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
FIMP Dark Matter in Clockwork/Linear Dilaton Extra-Dimensions
本文研究了暗物质（DM）是由弱相互作用大质量粒子（FIMP）在发条/线性膨胀（CW/LD）模型框架下与标准模型粒子引力相互作用的可能性。这里我们只限于DM粒子是标量场的情况。本文扩展了我们以前对Randall-Sundrum（RS）翘曲额外维中FIMP的研究。正如它是在RS的情况下，也在CW/LD模型中，我们发现一个显着的区域的参数空间中，所观察到的DM遗迹丰度可以再现与标量DM质量在兆电子伏范围内，与再加热温度从10 GeV到$10^{9}$ GeV。我们评论的相似之处，在这两个额外的维模型的结果。
2021-03-08 hep-ph
WIMP and FIMP dark matter in the inert doublet plus singlet model
我们考虑多组分暗物质模型，其中一个暗物质组分是弱相互作用（FIMP），而第二个是弱相互作用（WIMP）。该模型包含一个惰性标量双峰和一个复杂的标量单峰，并具有离散的$Z_4$对称性。我们确定的参数空间，满足理论约束，碰撞机的约束，遗迹密度以及直接和间接的检测限。我们讨论了通过对撞机和天体物理学研究来探测该模型的可能性。我们发现FIMP可能是占主导地位的DM分量，在这种情况下，WIMP的天体物理特征被大大抑制。我们还探讨的情况下，双峰可以衰减成对的单峰只留下一个DM组件，FIMP。这些场景受到BBN的限制，最好在对撞机上进行探索，因为天体物理特征被抑制了。
2022-05-09 hep-ph
FIMP Dark Matter at the LHC
本文综述了弱相互作用大质量粒子（FIMP）作为暗物质候选者，指出其宇宙历史预示长寿命媒介粒子，并强调LHC与低能实验在搜寻中的互补作用。
2023-12-20 hep-ex hep-ph
Freeze-in produced dark matter in the ultra-relativistic regime
当暗物质粒子只与早期宇宙中的等离子体成分发生微弱的相互作用时，它们永远不会达到热平衡。与冻结机制相反，暗物质丰度在$T \ll M$中确定，弱相互作用态的能量密度在$T \gtrsim M$中积累并增加。在这项工作中，我们解决了高温制度对暗物质生产率的影响，其中暗粒子和标准模型粒子是超相对论性的，几乎是轻的。在这种设置中，多个软散射，以及$2 \to 2$过程，被发现给生产率的贡献很大。在模型中，我们认为在这项工作中，即一个马约拉纳费米子暗物质的质量$M$伴随着一个较重的标量$-$与质量分裂$ΔM$ $-$的股份与可见光的部门的相互作用，能量密度可以大大低估时，忽略了高温动力学。我们发现，整体有效的$1 \leftrightarrow 2$和$2 \to2$高温贡献的暗物质生产给$\mathcal{O}(10)$（20\%）的修正$ΔM /M =0.1$（$ΔM /M =10$）的玻恩生产率与真空质量和矩阵元素。我们还评估了束缚态效应对较重标量后期湮灭的影响，在超弱相互作用机制的背景下。
2021-03-25 hep-ph
FIMP DM in the Extended Hyperchargeless Higgs Triplet Model
我们在扩展的超荷（$Y=0$）希格斯三重态模型中对弱相互作用大质量粒子（FIMP）暗物质候选者进行了独家研究。额外的$Z_2$奇中性费米子单线态在另外两个矢量状费米子双线态的支持下扮演着暗物质的角色。单重态费米子和双重态费米子的混合通过冻结机制控制了当前残留物的密度，而额外的双重态费米子有助于获得中微子质量和混合角。我们得到了一个广泛的区域的参数空间，满足当前遗迹密度和中微子质量和混合角。
2021-11-27 hep-ph
The DESY axion search program
弱相互作用粒子（FIP）可能为粒子物理学和宇宙学的标准模型之外的（一些）开放问题提供解决方案。在汉堡的DESY，三个非基于加速器的实验将寻找FIP作为暗物质候选者（ALPS II，BabyIAXO）或构成我们银河系中的暗物质（MADMAX）。
2023-02-23 hep-ex hep-ph
Is the CMB telling us that dark matter is weaker than weakly interacting?
如果模量，或其他长寿的重态，在早期宇宙中部分衰变为轻的和弱相互作用的粒子（如轴子），这些衰变产物可以解释辐射中额外的能量密度，这是最近对CMB的测量所提出的。然而，这些模量衰减也将改变早期宇宙的膨胀历史，可能稀释暗物质的热遗迹丰度。如果是这样的话，那么暗物质粒子湮灭的横截面必须比标准热情景中所需的横截面更小（σ v <3 × 10 ^-26 cm ^3/s），如果它们要构成观测到的暗物质密度的话。这种可能性对直接和间接寻找暗物质具有重要意义。
2013-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Kaluza-Klein FIMP Dark Matter in Warped Extra-Dimensions
我们研究的情况下，暗物质（DM）是由弱相互作用的大质量粒子（FIMP）相互作用的引力与标准模型粒子在额外的维兰德尔Sundrum的情况下，第一次。我们假设暗物质和标准模型都局域在IR膜中，并且只通过引力介质，即引力子，卡鲁扎-克莱因引力子和Radion相互作用。我们发现，在早期宇宙中，DM可以通过两个主要过程产生：直接冻结和顺序冻结。所观察到的DM遗迹丰度产生的区域在很大程度上与宇宙学和对撞机边界兼容。
2020-09-01 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter searches using accelerometer-based networks
暗物质是当今物理学中最大的未决问题之一。众所周知，它与发光物质的引力相互作用，因此基于加速度计的搜索本质上是有趣的。在这篇文章中，我们提出了最近（和未来）的搜索暗物质的候选人，如弱相互作用的物质被困在地球内部，标量物质畴壁和轴子夸克金块，与加速度计网络，并给出了一个新的原子干涉为基础的加速度计网络如何支持暗物质搜索的前景。
2021-03-15 astro-ph.CO hep-ph
