Probing sterile neutrino freeze-in at stronger coupling
本文研究强耦合下惰性中微子暗物质的冻结产生机制，通过其与实单态标量耦合实现热产生，发现GeV至数十TeV质量窗口可被直接探测和LHC不可见Higgs衰变检验。
2024-04-08 hep-ex hep-ph
Higgs Portal Dark Matter Freeze-in at Stronger Coupling: Observational Benchmarks
本文研究低温下希格斯门户暗物质的冻结产生机制，指出标准模型热浴温度可能从未高到抑制热发射，从而允许显著耦合，并在自旋0、1/2和1的暗物质框架中划定了可被直接探测实验和LHC不可见希格斯衰变搜索检验的参数空间。
2024-05-06 hep-ph
Dark Matter Freeze-out During Matter Domination
本文研究了在非相对论性物质主导宇宙能量密度时的暗物质冻结场景，指出物质主导期的Hubble膨胀率差异及早期物质衰变对暗密度的稀释作用，导致重现观测遗迹密度所需的质量与耦合参数与辐射主导冻结显著不同。
2017-10-15 astro-ph.CO hep-ph
Multipolar Dark Matter Freeze-out in an Early Matter-Dominated Universe
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究早期物质主导宇宙中费米子暗物质通过高维电磁算符与标准模型相互作用的冻结，考虑多种相互作用并计算耦合，对比参数空间与标准场景及当前约束，发现熵稀释使可行参数空间变化，凸显早期宇宙学历史对暗物质现象学和实验可行性的影响。
2026-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Warm dark matter from freeze-in at stronger coupling
Department of Physics and Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2a, FI-00014 Helsinki, Finland（赫尔辛基大学物理系与赫尔辛基物理研究所）；Departamento de Física da Universidade de Aveiro and Center for Research and Development in Mathematics and Applications (CIDMA), Campus de Santiago, 3810-183 Aveiro, Portugal（阿威罗大学物理系与应用数学研发中心）；Department of Physics, Lund University, SE-223 62 Lund, Sweden（隆德大学物理系）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), Universidade do Minho, 4710-057 Braga, Portugal（米尼奥大学粒子物理实验仪器实验室）
研究强耦合冻结机制下的暖Higgs门暗物质，发现DM质量受Lyman-α限制，排除低于50-100 keV的质量，其动量分布非热且不被常规参数化描述。
2026-04-30 astro-ph.HE hep-ph
Seasons of Dark Matter Freeze-In Shaped by the Weather of the Early Universe
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Racah Institute of Physics, Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学雷卡物理学研究所）
研究早期宇宙历史变化如何影响暗物质动量分布，揭示其对冻结暗物质质量限制的关键作用。
2026-04-12 hep-ph
Electron-Positron Annihilation Freeze-Out in the Early Universe
电子正电子湮没主要发生在中微子脱离热平衡后的局部热化学平衡和大爆炸核合成（BBN）时期。这个过程的影响是显而易见的BBN产量以及相对论自由度。我们自洽地计算碰撞积分的电子-正电子的创建和湮灭使用的Klein-Nishina振幅和适当的统计因子费米阻塞和玻色增强。我们的计算表明，当光子-电子-正电子-重子等离子体的温度约为16 keV时，这种湮灭就会冻结，之后它的速率就会下降到哈勃速率以下。在16 keV附近的温度制度，我们打破了电子，正电子和光子之间的化学平衡的假设，独立计算的电子和正电子的化学势的演变，同时计算在每个时间步的相关碰撞积分。我们发现电子和正电子的化学势偏离了化学平衡的情况。虽然我们的研究结果不影响解释精确的宇宙学测量在阐明标准宇宙模型，这些平衡效应可能是重要的测试物理超越标准模型。
2019-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in baryogenesis and early matter domination
本文研究早期物质主导对紫外冻结产生重子生成的影响，发现其可显著降低所需再加热温度，并可用暴胀可观测量约束模型参数空间。
2023-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Z' portal dark matter from post-inflationary reheating: WIMPs, FIMPs, and UFOs
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
Invisible Higgs decay from dark matter freeze-in at stronger coupling
本文研究更强耦合下冻结产生机制中希格斯玻色子衰变为暗物质，发现该机制可产生分支比10%及以下的不可见衰变，同时生成正确的暗物质丰度，并指出在LHC和FCC上观测轻的非热暗物质具有良好前景。
2024-10-30 hep-ph hep-th
Primordial Black Hole Evaporation and Dark Matter Production: II. Interplay with the Freeze-In/Out Mechanism
我们研究了原始黑洞的蒸发如何通过热过程影响暗物质的产生。我们考虑费米子DM与标准模型粒子的相互作用，通过自旋为1的介质的背景下冻结或冻结机制。我们发现，当PBH蒸发后，主导宇宙的能量密度，PBH作为DM的来源，并不断注入熵到可见光区，可以影响热生产在三个质量上不同的方式。我们计算的湮灭截面占PBH产生和热产生的DM人口之间和内部的相互作用，并建立了一组玻尔兹曼方程，我们解决，以获得正确的遗物丰度在这些不同的制度和面对的结果与一组不同的宇宙学约束。我们给出了计算PBH主导的早期宇宙中冻结出和冻结入机制遗迹丰度的解析公式。我们确定的参数空间的PBH稀释的遗迹密度和热化发生的区域。此外，我们已经公开了我们的代码，数值求解玻尔兹曼方程。
2022-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Displaced new physics at colliders and the early universe before its first second
碰撞机上的位移顶点，产生于长寿命粒子的产生和衰变，探测通过冻结产生的暗物质候选者。如果假设一个标准的宇宙学历史，这些衰变只有在暗物质非常轻的情况下才会在探测器内部发生，因为有遗迹密度的限制。在这里，我们讨论如何位移事件可以很好地指向冻结在一个非标准的早期宇宙历史。聚焦于暴胀再加热的宇宙学，我们探索了最小冻结场景下再加热温度和对撞机签名之间的相互作用。在大型强子对撞机上观测位移事件将允许设定再加热温度的上限，并且通常可以收集有关宇宙早期历史的间接信息。
2021-06-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Implications of NANOGrav results and UV freeze-in in a fast-expanding Universe
本研究提出含$Z_4$对称性的暗区模型，通过BBN前快速膨胀宇宙中的强一阶相变解释NANOGrav低频引力波信号，同时结合暗物质遗迹丰度约束快速膨胀参数需满足$n\lesssim 4$。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
TASI Lectures on Early Universe Cosmology: Inflation, Baryogenesis and Dark Matter
这些讲座，在TASI 2018年提出，提供了一个简明的介绍膨胀，重子生成，和暗物质方面没有涵盖的其他讲座。对暴胀的强调是一种直观的理解和限制暴胀模型的技术。对于重子生成，我们集中在两个例子，leptogenesis和电弱重子生成，注意单态辅助两步相变。关于暗物质，我们回顾了不同类别的模型区分其机制，以获得所观察到的遗迹密度，包括热冻结，不对称暗物质，冻结，SIMP暗物质，超轻标量和轴子的错位机制，和生产的原始黑洞在膨胀过程中。提供了问题集。
2021-08-02 astro-ph.CO 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
Dark Matter Freeze Out during an Early Cosmological Period of QCD Confinement
标准的知识表明，在需要容纳弱相互作用的大质量粒子的残余密度和直接寻找暗物质之间存在着紧张关系。然而，遗迹密度的估计依赖于早期宇宙的宇宙学外推到冻结的时间，不受观测的束缚。我们探讨了一种非标准宇宙学，其中强耦合常数在早期宇宙中演化，在冻结时触发了早期的QCD禁闭。我们发现，取决于暗物质和标准模型之间的相互作用的性质，冻结在早期的禁闭可能会导致完全不同的预期的遗物密度，允许区域的参数空间实现正确的丰度，但否则将被排除在直接搜索。
2020-07-31 hep-ph
Towards understanding thermal history of the Universe through direct and indirect detection of dark matter
我们研究的问题是，在多大程度上通过直接和间接探测实验对暗物质进行前瞻性探测，可以揭示早期宇宙中通过冻结过程热产生的暗物质的比例。通过模拟在不久的将来可以看到的假定信号，并用它们来重建WIMP暗物质的性质，我们表明，在模型无关的方法中，这只能在参数空间的一小部分中实现。然而，随着额外的理论输入，关于热冻结作为产生暗物质的主要机制的假设可能得到验证。我们用两个例子来说明这一点：一个有效场论的暗物质与矢量信使和希格西诺或维诺暗物质内的MSSM。
2017-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-In Dark Matter within the Seesaw mechanism
研究表明最小I型Seesaw机制可通过重中性轻子热平衡衰变的freeze-in过程产生keV惰性中微子暗物质，且相关约束自动指向近似轻子数对称参数区。
2023-11-03 astro-ph.CO hep-ph
Minimal Freeze-in Dark Matter: Reviving electroweak doublet dark matter with Boltzmann suppressed freeze-in
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
该研究探讨了通过电弱相互作用与标准模型通信的暗物质，并展示了当其质量超过10^10 GeV时，电弱双态暗物质可以避免直接探测。通过高维算符将中性狄拉克费米子分裂为伪狄拉克对，这一限制可以降低至300 GeV。如果暗物质质量高于宇宙再加热温度，其产生率始终低于哈勃率，因此暗物质不会热化。该研究结合直接探测约束（如LZ）和Darwin的发现潜力，提出了最简的冻结注入暗物质模型，兼具优雅性和高度预测性。
2026-05-19 astro-ph.CO hep-ph
Thermally modified sterile neutrino portal dark matter and gravitational waves from phase transition: The Freeze-in case
我们考虑到热效应的暗物质生产过程的评估。在右手中微子的辅助下，冻结态大质量粒子暗物质的产生历史可以通过两步相变得到修正。衰变/逆衰变或湮灭过程的运动学可以受到宇宙冷却时有限温度效应的影响。该模型所遵循的对称性的历史可以通过DM遗迹丰度演化过程来揭示。可以探测由引力波产生的强一级电弱相变。层次问题的额外标量的数量可以通过LHC的希格斯离壳搜索来探测。
2018-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Reviving $Z$ and Higgs Mediated Dark Matter Models in Matter Dominated Freeze-out
本文重新审视了物质主导冻结期背景下通过 Higgs 和 $Z$ 玻色子介导的暗物质模型，发现物质主导冻结可放宽辐射主导情况下的实验限制，从而复兴这些经典通道，并讨论了宇宙主导成分转变期间暗物质退耦与产生的区别。
2019-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Boosting Ultraviolet Freeze-in in NO Models
我们提出了一种新的UV冻结机制，以提高宇宙学中的暗物质丰度，其中膨胀之后是一个由比辐射更硬的流体主导的时代。在这样的情况下，即使是很小的辐射丰度，例如由瞬时预热效应产生的，最终也将主导宇宙的总能量密度，而不需要完全的暴胀子衰变。为了具体起见，我们集中在非振荡（NO）典型的通货膨胀模型，虽然我们的治疗是相当普遍的，可以扩展到其他情况。初始热浴的高温以及随后没有熵注入到标准模型等离子体中转化为高效的UV DM冻结。特别是，我们发现，在kination，DM丰度的增强一般获得任何生产截面不随温度降低。
2020-06-22 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting freeze-in dark matter in a singlet doublet scenario
我们研究了非热产生的暗物质在标量扩展的单重二重态费米子模型中，最轻的混合费米子构成一个合适的暗物质的候选人。暗扇区是MeV尺度的非最小单态标量，在宇宙寿命内是稳定的，可以介导多GeV费米子暗物质的自相互作用，缓解宇宙小尺度结构异常。如果暗区是强耦合的，它在冻结产生后经历内部暗热平衡，我们最终会在辐射主导的宇宙中得到费米子暗物质的抑制残留丰度。相反，在早期时代，一个修正的宇宙相的存在驱使费米子暗物质满足几乎所有观测到的遗迹。它也证明了一个非传统的宇宙学历史的假设可以允许GeV尺度的暗物质，以提高灵敏度，从位移顶点签名在大型强子对撞机探测。
2021-12-16 hep-ph
Dark Matter in the Time of Primordial Black Holes
质量从$\sim 10^{-1}$到$\sim 10^9$ g的原始黑洞（PBH）的霍金蒸发可以产生整个观测到的暗物质（DM）遗迹密度。然而，第二种DM生产机制，如冻结或冻结，也可能在早期宇宙中活跃。在这里，我们研究这些机制的相互作用，重点是PBH主导宇宙的能量密度，导致一个非标准的宇宙学时代的情况。为了具体起见，我们使用单重标量DM模型作为这种分析的例子。
2021-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Kaluza-Klein Graviton Freeze-In and Big Bang Nucleosynthesis
本研究针对额外空间维度模型中Kaluza-Klein引力子的产生与衰变过程，计算其对大爆炸核合成轻元素丰度的影响，给出不同额外维度数下引力基本标度与宇宙最高温度的约束，限制了早期宇宙热浴中黑洞高效产生的可能。
2024-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter freeze-in from semi-production
我们研究了一种新的暗物质产生机制，该机制是基于冻结-半产生，即逆半湮灭过程。这种情况的一个特殊特征是，生产率受到暗物质初始丰度的抑制，因此产生观测到的丰度需要比通常的冻结大得多的耦合值。我们提供了一个具体的例子模型，展示这样的生产机制，并详细研究它，扩展标准的形式主义，包括暗物质温度的演变及其数量密度，并讨论这种改进的治疗的重要性。最后，我们面对遗迹密度约束的限制和前景的暗物质间接探测搜索。我们表明，即使在早期宇宙中，暗物质从未处于完全热平衡状态，但它仍然可以具有足够强的现代湮灭截面，从而产生可观测到的信号。
2021-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Demystifying Freeze-In Dark Matter at the LHC
冻结机制在早期宇宙中提供了强大的暗物质生产。由于其微弱的相互作用，冻结的暗物质在碰撞机上留下信号，这些信号通常与长寿命粒子衰变和随之而来的位移顶点（DV）有关。本文提出了一种在LHC上读出DV事件中粒子质谱的方法。我们证明了我们的方法巧妙地在有限的统计数据，检测器分辨率和拖尾效应下工作。大型强子对撞机的DV信号可能来自于高度抑制的相空间，也可能来自于粒子衰变过程的微弱耦合。通过测量不可见粒子的质量谱，人们可以区分这两种情况，从而在LHC上提取早期宇宙中主要冻结过程的信息。
2020-01-20 hep-ex hep-ph
Freeze-in of WIMP dark matter
本文提出了一种新的暗物质场景，其中弱相互作用大质量粒子（WIMPs）可以通过早期宇宙中的一阶相变（FOPT）实现冻入，即使其相互作用并不微弱，这为冻入机制提供了新方向并扩展了WIMP暗物质的范畴。
2023-09-14 astro-ph.CO hep-ph
Axion-like particle (ALP) portal freeze-in dark matter confronting ALP search experiments
本文研究非标准宇宙学中通过ALP门户的紫外冻结暗物质产生，发现更快膨胀可允许更强的可见-暗扇区耦合，从而提升FASER、DUNE和SHiP等实验对冻结暗物质的探测前景。
2023-12-05 hep-ph
Gravitational Wave-Induced Freeze-In of Fermionic Dark Matter
Swansea University（斯旺西大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Universität Hamburg（汉堡大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Johannes Gutenberg University（约翰内斯·古腾堡大学）
研究通过引力波背景实现费米暗物质冻结，利用in-out方法计算Weyl费米子能量密度，探讨其作为暗物质的可行性。
2026-02-22 astro-ph.CO gr-qc 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
Dark Matter freezeout in modified cosmological scenarios
我们研究了宇宙膨胀历史的改变对暗物质冻结的影响。本文导出了早期宇宙中任意能量密度冻结的修正玻尔兹曼方程，并给出了近似解析解。然后，我们看看所需的热平均截面需要获得正确的遗物密度的特定情况下，能量密度包括辐射加上一个额外的组件，冷却速度更快。我们比较我们的解析近似的数值解。我们发现，它给出了合理的结果，为大多数的参数空间探索，最多是一个因素的顺序远离测量值。我们发现，如果新的贡献的能量密度是可比的辐射密度，那么一个小得多的横截面暗物质湮灭是必需的。这将导致弱尺度的暗物质更难被探测到，并开辟了重得多的暗物质在不违反微扰么正性的情况下经历冻结的可能性。
2019-05-13 hep-ph
Freeze-in production of decaying dark matter in five steps
我们研究了在keV到MeV范围内与标准模型希格斯玻色子玻色子有微小混合的标量玻色子的宇宙学演化和唯象性质。混合决定了通过冻结机制产生的轻标量的丰度和它们的寿命。有趣的是，这些标量所需的参数来解释目前宇宙中所有的暗物质，一般预测寿命与现在和未来的间接探测实验的灵敏度相当。为了准确地确定光标量的遗迹丰度，我们计算冻结产量包括有限温度和量子统计的影响，并开发了一种新的方法来解决玻尔兹曼方程的数量变化过程中的黑暗部门。我们发现，光标量可以潜在地解释在3.5千电子伏的异常X射线发射，同时逃避约束的结构形成和预测潜在的可观察到的自相互作用截面。
2018-12-05 astro-ph.CO hep-ph
Phenomenology of Self-Interacting Dark Matter in a Matter-Dominated Universe
我们研究了自相互作用的暗物质（DM）在早期物质占主导地位的阶段。作为一个基准的情况下，我们考虑的DM由单线态标量粒子耦合到可见的标准模型（SM）部门通过希格斯门的模型。我们考虑的情况下，最初的DM丰度是由通常的热冻结或替代冻结机制，DM是从来没有在热平衡与SM部门。这是第一次，我们考虑到在确定DM丰度，让人想起强相互作用大质量粒子（SIMP）的情况下，隐藏的部门内的自相互作用的效果。在所有的情况下，DM的数密度可能会发生很大的变化相比，标准的辐射为主的情况下，具有重要的观测和实验的影响。
2019-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Freeze Out with Tsallis Statistics in the Early Universe
暗物质（DM）的性质以及它如何与标准模型（SM）的粒子相互作用是粒子物理学目前面临的最大谜团之一，解决这些问题应该有助于了解所观察到的遗迹丰度是如何产生的。一个被广泛认为的生产机制，一个弱相互作用的大质量粒子（WIMP）产生的热遗迹，提供了一个目标横截面DM湮灭成SM粒子通过求解玻尔兹曼方程。在这种热冻结机制中，暗物质在早期宇宙中与SM处于热平衡状态，当宇宙冷却和膨胀时，暗物质就会脱离平衡状态，达到观测到的丰度。在本文中，我们研究的广义热力学，被称为Tsallis统计和受参数$q$，对目标DM湮灭截面的影响。我们推导出粒子的相空间分布在这个广义的统计框架，并检查其热力学的一致性，以及分析这种推广的碰撞项的玻尔兹曼方程的影响。我们考虑的情况下，初始值的$q_0>1$，与$q$放宽到1的宇宙膨胀和冷却，并解决了广义玻尔兹曼数值几个基准DM质量，找到相应的目标湮灭截面作为$q_0$的函数。我们发现，作为$q$偏离$q=1$的标准热力学情况下，碰撞项下降缓慢的函数$x = m_χ/T$比预期的标准情况。我们还发现，目标截面急剧下降，从$σv \simeq 2.2-2.6\times10^{-26} \textrm{cm}^3/\textrm{s}$的$q_0=1$的，例如，$σv \simeq 3\times 10^{-34} \textrm{cm}^3/\textrm{s}$的$q_0=…
2020-10-14 hep-ph
Direct Detection is testing Freeze-in
暗物质（DM）可能属于一个隐藏的扇区，它只与标准模型（SM）发生微弱的相互作用，并且可能在早期宇宙中从未处于热平衡。在这种情况下，观测到的大量暗物质粒子可能是通过一个被称为冻结的过程积累起来的。我们表明，第一次，直接检测实验正在测试这种DM生产机制。这适用于SM和隐藏扇区通过质量小于几MeV的光介体粒子进行通信的场景。通过这种光介质的交换，相同的FIMP候选者可以具有在解决无碰撞冷暗物质的小尺度结构问题所需的范围内的自相互作用。
2019-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Lower Mass Bounds on FIMP Dark Matter Produced via Freeze-In
弱相互作用大质量粒子（FIMPs）是暗物质的候选者，在早期宇宙中从未热化，其产生是通过热浴粒子的衰变和/或散射发生的。如果FIMPs与热浴的相互作用是可重正化的（称为冻结的情况），则生产在浴颗粒质量周围的温度下最有效，并且在高温下对未知物理不敏感。工作在一个模型独立的方式，我们考虑三种不同的生产机制：两体衰变，三体衰变，和二元碰撞。我们计算了FIMP的相空间分布和物质功率谱，并研究了小尺度下宇宙结构的抑制。我们的结果是较低的界限上的FIMP质量。最后，我们研究如何在FIMPs提供次主导暗物质成分的情况下放宽这些限制。
2021-10-14 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational dark matter production: primordial black holes and UV freeze-in
暗物质（DM）只与标准模型的引力相互作用，可能是在早期宇宙中由原始黑洞（PBH）的霍金蒸发产生的。这种机制在大范围的DM质量中是可行的，跨越到普朗克尺度。然而，DM也可由不可还原的UV重力冻结产生。我们发现，后者的机制设置强大的界限，不包括大区域的参数空间有利于PBH生产。
2021-02-04 hep-ph
Ultraviolet freeze-in baryogenesis
我们研究了一种可以同时解释宇宙暗物质密度和观测到的宇宙重子不对称性的机制。我们建议的核心是浴粒子的非平衡散射过程，这是产生弱相互作用暗物质的原因。同样的过程违反了$CP$，这进一步导致了在可见部分产生的物质和反物质之间的不对称。我们专注于这些相互作用的可能性，通过非重整化运营商，这导致了暗物质和重子不对称性在高温下产生的描述。通过研究两个具体的方案，一个涉及标量和一个涉及费米子暗物质的机制举例说明。我们发现，在这两种情况下，它确实是可能实现一个共同的解释暗物质的内容和物质-反物质的不对称性的宇宙，只要暗物质是在千电子伏的质量范围。
2022-09-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Boltzmann Suppressed Ultraviolet Freeze-in
本文将玻尔兹曼抑制推广到紫外冻结产生，对一般质量维度门户算符进行模型无关分析，并研究希格斯门户、bino 和引力微子暗物质等具体例子，指出在 TeV 尺度附近该机制可能具有实验可及性。
2025-10-19 astro-ph.CO hep-ph
The Self-Organized Criticality of Dark Matter in the Early Universe
提出一种暗物质冻结新机制，通过半湮灭过程触发自组织临界性，使遗迹丰度与初始输入无关，并连接了冻结入与冻结出机制。
2024-10-16 hep-ph
Gravitational Wave Spectrum from the Production of Dark Matter via the freeze-in Mechanism
本研究计算了暗物质通过 freeze-in 机制产生时的引力子轫致辐射过程，推导了常规与紫外 freeze-in 场景的引力波谱，为未来高频引力波探测间接探索暗物质产生机制提供了理论基础。
2025-08-14 astro-ph.HE hep-ph
Constraining the General Oscillatory Inflaton Potential with Freeze-in Dark Matter and Gravitational Waves
本研究针对暴胀后再加热阶段观测约束不足的问题，提出结合freeze-in暗物质质量测量与引力波观测，打破暴胀能标与再加热温度的参数简并，从而约束一般振荡暴胀子势及相关宇宙学参数。
2024-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Freeze-in production of dark matter through spin-1 and spin-2 portals
在这次会议上，我谈到了两种情况，在这种情况下，早期宇宙中暗物质（DM）粒子的非平衡产生是不可避免的。在第一个规范群\cite{bhattacharyya_freezing-dark_2018}中，我们通过一个额外的$U(1)$规范群来扩展粒子物理的标准模型（SM），在这个规范群下所有的SM粒子都是中性的。然后，我们考虑DM候选人只与新的自旋1规范玻色子，一个沉重的$Z^\prime$。我们假设在额外的$U(1)$和SM $SU(3)_c$下，除了SM费米子之外，还存在重费米子，这使得DM和胶子之间存在微弱的联系。在第二种情况\cite{bernal_spin-2_2018}中，我们假设DM和SM粒子之间的相互作用只由引力子和大质量自旋2场介导，因此分别被普朗克和一些中间尺度所抑制。在这两个模型中，我们表明，SM粒子能够产生适量的DM候选人通过冻结在最多在早期阶段的辐射时代，DM质量的范围$10^{-3}-10^{14}$ GeV。我们已经表明，如果在早期宇宙中的熵产生的一段时间内，在壳层上产生重介质，在暴胀后的再加热，DM遗迹密度可能会提高许多数量级相对于通常的瞬时再加热近似。
2019-11-26 astro-ph.CO hep-ph
Strongly self-interacting vector dark matter via freeze-in
我们研究了一个矢量暗物质（VDM）模型，其中暗扇区通过希格斯门耦合到标准模型扇区。如果入口耦合足够小，则可以通过冻结机制产生VDM。结果表明，电弱相变对VDM遗迹密度的预测有重要影响。我们进一步假设，给予VDM质量的暗希格斯玻色子玻色子是如此之轻，以至于它可以诱导强烈的VDM自相互作用，并解决宇宙的小尺度结构问题。正如最新的LUX数据所示，冻结机制所要求的希格斯门耦合非常小，这意味着暗物质直接探测的界限很容易满足。然而，该模型受到BBN、CMB、AMS-02和弥散$γ$ /X射线对VDM的间接检测的很好限制。因此，只有当暗希格斯玻色子的质量不超过${\cal O}({\rm keV})$时，才存在一个参数区域，使得在满足所有其他约束条件的同时，VDM残留物的丰度和VDM自散射都达到合适的值.
2017-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Braneworld Cosmological Effect on Freeze-in Dark Matter Density and Lifetime Frontier
在5维膜世界宇宙学中，我们在膜上的4维宇宙的弗里德曼方程在高温下被修改，而标准的大爆炸宇宙学在低温下被复制。基于Randall-Sundrum和Gauss-Bonnet两种著名的膜世界宇宙论，我们研究了膜世界宇宙论对非热暗物质粒子的残余密度的影响，该粒子与标准模型粒子的相互作用非常弱，其残余密度由冻结机制决定.对于早期宇宙中的暗物质产生过程，我们假设一个简单的场景，其中有一个光矢量-玻色子介质，用于暗物质粒子与标准模型粒子进行通信。我们发现，膜世界宇宙学效应可以极大地改变标准大爆炸宇宙学中产生的暗物质遗迹密度。作为应用，我们考虑了以轻$B-L$规范玻色子（$Z^\prime$）为介质的最小$B-L$扩展标准模型中的右手中微子暗物质.我们发现膜世界宇宙学效应的影响，寻找长寿的$Z^\prime$玻色子在计划/拟议的寿命前沿实验。
2019-11-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter in a bi-metric universe
本文在含两个标度因子和形变参数κ的非标准泊松括号宇宙模型中，利用 Freeze-In 与 Freeze-Out 机制研究暗物质演化及遗迹密度，证明其可扩大 BBN 前相容的截面与质量参数空间。
2023-04-02 hep-ph
Conformal Freeze-In of Dark Matter
我们提出了共形冻结（COFI）方案的暗物质生产。在高能量下，暗区由流向Banks-Zaks不动点的规范理论描述，通过不可重正化的门户相互作用耦合到标准模型。在早期宇宙中暗扇区的布居时刻，用强耦合的共形场论描述。当宇宙冷却时，在标准模型扇区中的宇宙学相变，无论是电弱还是QCD，都会引起暗扇区中的共形对称破缺和禁闭。其中一个暗束缚态在宇宙学时间尺度上是稳定的，并扮演着暗物质的角色。有了希格斯门，COFI方案提供了一个可行的暗物质候选者，其质量在现象学上有趣的0.1-1 MeV范围内。通过夸克门户，质量约为1 keV的暗物质候选者与观测结果一致。在这种情况下，保形引导对模型构建提出了一个重要的约束。
2020-04-27 hep-ph
Dark matter-electron scattering and freeze-in scenarios in the light of $Z^\prime$ mediation
本文在最小 $U(1)_X$ 扩展模型中研究了暗物质-电子散射与 freeze-in 机制，结合多个直接搜索实验对规范耦合与新玻色子质量参数空间给出了限制，并指出未来 MUonE、FASER 等实验可进一步探测。
2024-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Collider fingerprints of freeze-in dark matter produced during the fast expansion phase of Universe
本文研究宇宙快速膨胀阶段下矢量-like夸克衰变产生冻结入暗物质的情形，提出利用增强型胖喷流、缺失横动量、单圈QCD修正和提升决策树分析在14 TeV LHC上探测该模型的新搜索策略。
2025-07-29 hep-ph
Ultra-Relativistic Freeze-Out During Reheating
本文系统研究了再加热期间的超相对论性冻结（UFO）暗物质产生机制，发现其参数空间极为宽广且耦合强度介于WIMP与FIMP之间，并区分了UV UFO与IR UFO对冻结温度的不同敏感性。
2025-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Freeze-in Dark Matter Through Forbidden Channel in $U(1)_{B-L}$
我们研究的情况下，冻结生产的暗物质，这是由于大的热校正存在于早期宇宙的热浴中的衰变介质粒子的质量。我们表明，衰变，这是运动学禁止，否则，可以打开在非常高的温度和主导的暗物质生产。我们探讨这种禁止生产的暗物质在最小的$U(1)_{B-L}$模型，比较暗物质现象的背景下，禁止冻结的标准图片。
2022-02-25 hep-ph
Dark Matter Abundance from Sequential Freeze-in Mechanism
本文对早期宇宙中暗物质产生的顺序冻结机制进行了深入的分析。在这个机制中，暗物质的残余密度是由介质粒子的对湮灭产生的，介质粒子本身是由标准模型粒子的热碰撞产生的。低于某个临界值的介质耦合到标准模型领域，这个顺序通道主导了通常的冻结，其中暗物质直接产生于热碰撞，即使当介质是不是在热平衡。后一种情况需要计算介质的完整非热分布，有限温度校正对此特别重要。
2020-05-13 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
