Superheavy dark matter from the natural inflation in light of the highest-energy astroparticle events
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Tohoku University（东北大学）
本研究提出超重暗物质作为自然膨胀的inflaton，并通过高能宇宙射线观测预测，探讨其与AMATERASU和KM3NeT事件的关联。
2025-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Supersymmetric Dark Matter candidates in light of constraints from collider and astroparticle observables
粒子物理学的标准模型因最近发现了人们期待已久的希格斯玻色子而得到了加强。标准宇宙学模型已经满足了宇宙学和天体粒子物理高精度观测的要求。然而，这两个标准模型都面临着一些理论问题，例如标准模型中希格斯部分的自然性问题，以及观测问题，特别是一种称为暗物质的未知物质占我们宇宙中物质含量的大部分。在过去的几十年里，解决这些问题的尝试导致了新物理学模型的发展。超对称性就是这样一个模型，它解决了希格斯扇区的微调问题，并提供了可行的暗物质候选者。目前的高能高精度实验为探索超对称模型提供了许多新的机会。本论文正是在这样的背景下写作的。最小超对称标准模型（MSSM）是粒子物理标准模型的最简单的超对称扩展，考虑到它的传统暗物质候选者--中性伴子，我们发现对撞机约束可以提供宇宙早期暴胀区的信息.它也表明，间接探测暗物质，尽管有一些缺点，可以是一个强大的技术来探测超对称暗物质模型。在MSSM之外，它表明NMSSM中暗物质候选者的独特特征可以在对撞机上探测。对具有扩展规范对称性的超对称模型UMSSM的研究也得到了发展。分析了该模型的另一个暗物质候选者--右手中微子的特征。更一般的约束，如那些来自低能量的可观测量，最终考虑在这个模型中。
2013-12-01 hep-ph
Astroparticle Physics
本文综述了天体粒子物理学的一些最新进展。由于领域的扩展，只能涵盖部分结果和发展。介绍了暗物质的研究现状、宇宙射线和γ射线天文学的一些最新结果以及中微子天文学的现状。
1999-11-04 astro-ph hep-ph
Testing astroparticle physics with the Fermi Large Area Telescope
我们今天对宇宙的理解包括压倒性的观测证据，证明存在一种难以捉摸的物质形式，通常被称为黑暗。虽然已经发展了许多理论来描述它的性质，但实际上对它的性质知之甚少。自2008年发射以来，费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜已经探测到了迄今为止数量最多的伽马射线，在20 MeV-300 GeV的能量范围内，电子+正电子在7 GeV- 1 TeV的范围内。这个令人印象深刻的统计数据使人们能够对暗物质进行非常灵敏的间接实验搜索。我将介绍这些搜索的最新结果。
2010-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Astroparticle Aspects of Supersymmetry
在回顾了预期超对称性出现在能量低于1 TeV的动机之后，从历史的角度回顾了为什么最轻的超对称粒子是冷暗物质的理想候选者的原因。介绍了最近对直接通道希格斯玻色子玻色子极的残余密度的计算结果，包括共湮灭和快速湮灭。本文综述了LEP和其他实验对超对称暗物质的限制，并展望了间接或直接探测超对称暗物质的前景。总结了重约115 GeV的希格斯玻色子的潜在意义和最近测量的μ子异常磁矩。
2001-03-27 astro-ph hep-ex hep-ph
Lectures on Astroparticle Physics
这些是在巴西第十一宇宙学和引力学院的一系列讲座的扩展笔记。它们提供了粒子和天体物理学交叉点的主题选择。第一部分简要介绍了电弱相互作用理论，特别强调了中微子。在第二部分中，我们将这个框架应用于天体物理学和宇宙学中的选定主题，即中微子振荡，中微子热暗暗物质和大爆炸核合成。最后一部分是致力于超高能宇宙射线和中微子的地方再次粒子物理方面的强调。实验室实验的补充作用也在几个例子中进行了讨论。
2004-08-16 astro-ph hep-ph hep-th
Saas-Fee Lecture Notes: Multi-messenger Astronomy and Dark Matter
2010年在瑞士Les Diablerets的Saas-Fee学校的讲座笔记。这些笔记是入门性质的，应该适合想要学习天体粒子物理学和宇宙学基础知识的研究生和博士后，特别关注粒子暗物质的性质和探测方法的问题。
2012-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Astroparticle Physics and Colliders
在这次演讲中，我将讨论对撞机物理和天体粒子物理的四个主题之间的相互作用：中微子振荡，电弱重子生成，LSP暗物质和超高能宇宙射线（UHECR）。一些天体物理学的场景可以（只能）在对撞机上进行决定性的测试。在其他情况下，需要从对撞机实验的输入，以提高预测未来的天体粒子物理实验，例如LSP检测率或UHECR频谱自上而下的模型。
2002-10-16 astro-ph hep-ph
Particle and Astroparticle Searches for Supersymmetry
超对称性可以在高能对撞机上发现，也可以通过低能精密测量和暗物质搜索来发现。我们提出了一个全面的分析，所有可用的探测器在最小的超重力。这项工作扩展了以前的分析，包括参数空间的焦点分支和有前途的间接暗物质搜索的全部阵列。我们发现，粒子和天体物理学搜索正在进行的是高度互补的：每个单独提供的可用参数空间的部分覆盖范围，但他们一起探测几乎所有的模型。宇宙学不{ \em不}提供对未来对撞机有用的超伙伴质量的上限。与此同时，在宇宙学的首选区域，如果超对称性在500 GeV的直线对撞机上被观测到，那么超对称性的某些特征必须在LHC之前{ \em}出现。
2001-11-22 astro-ph hep-ex hep-ph
Astro-quark matter: a challenge facing astroparticle physics
简要回顾了夸克物质在地球实验和天体物理中的研究进展。天体物理学上的夸克物质可能出现在早期宇宙、致密恒星中，也可能以宇宙射线的形式出现。重点讨论了夸克星作为夸克星的本质。还简要讨论了实验发现的sQGP可能的天体物理意义。
2008-02-05 astro-ph hep-ph
Dark Matter Searches with Astroparticle Data
暗物质（DM）的存在最早是由Zwicky在20世纪30年代注意到的，但它的性质仍然是物理学中未解决的重大问题之一。各种观测表明它是非重子和非相对论性的。非重子DM的首选候选者之一是在大多数模型中稳定的弱相互作用大质量粒子（WIMP）。WIMP的自湮灭可以产生宇宙射线、伽马射线和其他具有可探测特征的粒子。最近的实验，如PAMELA发现的异常宇宙射线光谱的提示，激发了有趣的解释DM湮灭和/或衰变。然而，这些特征也有标准的天体物理学解释，因此需要更多的证据来证明DM湮灭或衰变的检测。此外，还利用费米大天区望远镜对来自星系团、附近矮球状星系和星系团的伽马射线信号进行了观测，并对弥漫的银河系和河外伽马射线辐射进行了测量。此外，HESS、MAGIC和VERITAS等成像大气切伦科夫望远镜也报告了对矮星系伽马射线辐射的搜索。在这篇综述中，我们研究了这些仪器搜索颗粒DM的状态，并讨论了解释和由此产生的DM限制。
2011-04-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Astroparticle and Collider Physics as complementary sources for the study of string motivated supergravity models
我们提供了一个研究的现象学的杂种orbifold紧化的背景下，超引力有效理论。我们的调查集中在这些模型中的软拉格朗日是占主导地位的各种软超对称性破缺参数的环路贡献，给出了一个混合异常重力调解模型。我们认为，这些软条款所管辖的质量模式，并调查某些间接约束超对称模型的影响。在这个框架中，我们指出了直接和间接探测中性伴子暗物质的互补性，以及未来加速器的前景，可以大大减少这种模型的参数空间
2005-07-13 hep-ph
Global analysis of the pMSSM in light of the Fermi GeV excess: prospects for the LHC Run-II and astroparticle experiments
我们提出了一个新的19维唯象最小超对称标准模型（pMSSM-19）的全局拟合，它符合暗物质间接、直接和加速器暗物质搜索的所有最新实验结果.我们证明，该模型对费米大面阵望远镜观测到的银河系中心γ射线过剩现象提供了满意的解释，并假定它是由银河系晕中的中性伴子湮灭产生的。我们确定了两个区域，通过所有的限制：第一个对应的质量~80-100 GeV的中性伴子湮灭到WW的分支比为95% ;第二个较重的中性伴子，质量~180-200 GeV的湮灭到t tbar的分支比为87%。我们表明，与银河系中心GeV过剩兼容的中性伴子将很快在LHC运行II的范围内-特别是通过搜索charginos和中性伴子，squarks和轻smuons -以及Xenon 1 T，这要归功于其对中子自旋相关截面的前所未有的敏感性。
2016-04-18 hep-ph
Galactic Searches for Dark Matter
近一个世纪以来，在星系中测量到的质量比发光恒星和气体中包含的质量还要多。通过观测和理论的不断进步，人们已经清楚地认识到，星系中的暗物质不是由已知的天体或重子物质组成的，对它的识别肯定会揭示天体物理学、宇宙学和基础物理学之间的深刻联系。对暗物质最好的解释是，它是一种尚未被发现的自然粒子，实验现在对最有动机的粒子暗物质候选者越来越敏感。在这篇文章中，我审查的暗物质在银河系及其卫星星系的测量和银河系的粒子暗物质的搜索使用的地面和空间为基础的天体粒子探测器的组合，和大规模的天文调查的状态。我审查的限制暗物质湮灭和散射截面，可以从天体粒子实验和天文观测，并探讨这些限制的理论意义。我讨论的方法来测量粒子暗物质的性质，使用未来的实验，并通过强调在未来十年内，以及以后的暗物质搜索令人兴奋的潜力结束。
2012-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark matter and the early Universe
大爆炸核合成（BBN）是最早的现象之一，可以导致早期宇宙性质的观测约束。众所周知，在BBN之前，发生了许多重要的机制和相变。我们讨论了通过宇宙学、天体粒子物理学和对撞机对暗物质的研究来深入了解原始宇宙的可能性。为了这个目的，我们假设暗物质是一个热遗迹，并表明，结合对撞机搜索与暗物质可观的可以导致强有力的限制冻结期前BBN。
2018-11-30 astro-ph.CO hep-ph
The Sun at GeV--TeV Energies: A New Laboratory for Astroparticle Physics
太阳是天体粒子物理学的一个极好的实验室，但在GeV-TeV能量下仍然知之甚少。尽管太阳与宇宙射线传播和暗物质研究都有着巨大的关联，但直到最近几年，太阳才成为费米-LAT仪器精确伽马射线天文学的目标。观测结果中最令人惊讶的是GeV伽马射线通量的硬过量，它与太阳活动强烈反相关，特别是在费米-LAT可获得的最高能量下。大多数观测到的伽马射线发射的性质不能用现有的宇宙射线与太阳大气相互作用的模型来解释。跨越整个太阳周期的GeV-TeV伽马射线观测将为这些伽马射线的起源提供关键见解，从而提高我们对太阳环境的理解以及新物理搜索的前景，如暗物质。这些可以通过中微子和宇宙射线的新观测来补充。这些观测使太阳成为动态环境中粒子物理学的新试验场。
2019-03-30 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
DarkAgents
LPTHE, CNRS & Sorbonne U., Paris（巴黎高等理论物理研究所，法国国家科学研究中心与索邦大学）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼部分所）
DarkAgents利用大语言模型和确定性测试代码构建理论天体粒子物理研究的协同管道，解决模型构建、复杂计算和假设审计等挑战，提供参数拟合、约束条件及假设审计报告。
2026-07-28 astro-ph.CO hep-ph physics.comp-ph
Feebly-interacting dark matter
该研究简要回顾了弱相互作用粒子（FIMPs）作为暗物质候选者的场景，涵盖其早期宇宙产生问题及在多领域的信号，为暗物质研究提供相关理论参考。
2023-09-01 hep-ph
Self-interacting Vectorial Dark Matter in a SM-like Dark Sector
提出精确复制标准模型结构的 $SU(2)_D \times U(1)_D$ 暗规范–希格斯区，证明暗规范玻色子 ${\cal W}^{(p,m)}$ 可作为自相互作用矢量暗物质，并系统分析其约束与直接探测前景。
2023-12-17 astro-ph.CO hep-ph
The Higgs-portal for Dark Matter:effective field theories versus concrete realizations
希格斯门有效场论被广泛用作解释对撞机和天体粒子对暗物质（DM）粒子搜索的基准。为了评估这些有效模型的有效性，重要的是让它们面对在紫外线范围内完成的具体实现。在本文中，我们比较有效的希格斯门模型与标量，费米子和矢量DM与一系列日益复杂的现实模型，考虑到所有现有的约束，从对撞机和天体粒子物理。这些完整的实现包括标量DM的惰性二重态模型、费米子DM的单重态-二重态模型以及矢量玻色子DM的自发破缺暗SU（2）和SU（3）规范对称性模型。我们还讨论了更简单的情况下，一个新的标量单态场，混合与标准希格斯场的最小耦合引入到isosinglet自旋- $0, \frac12$和1 DM状态。我们表明，在这些模型的参数空间的大区域，有效的希格斯门户的方法提供了一个一致的限制，因此，可以安全地采用，特别是在大型强子对撞机的不可见的希格斯玻色子衰变搜索的解释。我们还讨论了假设DM态是否产生正确的宇宙学遗迹密度的唯象意义。
2021-01-07 hep-ph
The moment of truth for WIMP Dark Matter
我们知道暗物质占宇宙中所有物质的85%，但我们不知道它是由什么组成的。在众多被提出的暗物质候选者中，WIMP（弱相互作用大质量粒子）占据了一个特殊的位置，因为它们是粒子物理学标准模型的合理扩展。随着欧洲核子研究中心大型强子对撞机的出现，以及新一代的天体粒子实验，WIMP的关键时刻已经到来：要么我们将在未来五到十年内发现它们，要么我们将见证WIMP范式的不可避免的衰落。
2010-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
iDMEu: An initiative for Dark Matter in Europe and beyond
本文介绍iDMEu倡议，由粒子与天体粒子物理学家建立暗物质在线资源库、讨论平台及系列会议，并提供状态报告作为可引用文献。
2023-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
A Genetic Algorithm for Astroparticle Physics Studies
最近已通过空间实验（如AMS-02）或地面实验（如HESS）对带电宇宙射线进行了精确测量。这些测量数据对于研究天体物理现象，包括超新星遗迹、宇宙射线传播、太阳物理和暗物质都很重要。这些场景通常包含许多自由参数，需要通过观测数据进行调整。马尔可夫链蒙特卡罗和多重嵌套等技术的发展，以解决上述问题。然而，通常需要一个计算场来应用这些工具。本文提出了一种遗传算法，用于寻找宇宙线注入和传播的最佳参数。我们发现，该算法给我们相同的最佳拟合结果的马尔可夫链蒙特卡罗，但消耗更少的计算能力的近2个数量级。
2019-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Astroparticle Physics with High Energy Neutrino Telescopes
贝加尔高能中微子望远镜的第一批光学模块最近已经部署。不久将启用AMANDA、DUMAND和NESTOR探测器。在讨论探测器之前，我们先回顾一下将$0.1\rm~km^2$确定为中微子望远镜的自然尺度的论点。虽然目前的探测器还不能完全达到这个目标，但如果成功的话，它们的技术可以用来建造km $^2$探测器，成本不超过一亿美元。建造千米$^2$深地下探测器的动机包括i）中微子天文学和寻找宇宙加速器，ii）使用大气中微子束的中微子振荡，iii）从银河系中的暗物质粒子湮灭中寻找中微子，iv）观察超新星热中微子发射的可能性，以及v）偶然发现。没有一个天文望远镜，探测任何波长的光子，曾经看到过宇宙中被超过几百克物质屏蔽的地方。
1993-08-31 hep-ph
Cosmology and the Dark Matter Frontier
简要介绍了当前天体粒子物理学中的一些问题，重点是暗物质（DM）问题，其中与LHC物理学的联系特别强。来自普朗克卫星的新数据使支持DM存在的证据更加有力。最受欢迎的，但不是唯一的，宇宙学DM的候选者，弱相互作用大质量粒子（WIMPs），正在通过各种实验进行探测-通过地面探测器的散射直接探测，通过观察DM在银河系中湮灭的产物间接探测，最后在加速器如LHC上进行搜索。该领域正处于一个有趣的情况，所有这些搜索方法都达到了可能很快发现DM信号的敏感性，并且在未来几年内将探索大量模型。当然，人们对积极信号的期望很高，这就要求对“虚假警报”保持谨慎。一些目前令人困惑的和部分相互矛盾的证据DM检测进行了讨论，以及对未来的期望。
2013-09-27 astro-ph.CO hep-ph
The hMSSM with a Light Gaugino/Higgsino Sector: Implications for Collider and Astroparticle Physics
本文研究 LHC 数据允许的轻规范子/希格斯微子扇区对 hMSSM 的影响，分析其对希格斯质量与耦合的辐射修正、对撞机唯象及暗物质遗迹丰度约束，证明该场景仍可实现。
2023-05-04 hep-ph
Models with two Higgs doublets and a light pseudoscalar:a portal to dark matter and the possible $\mathbf{(g-2)_μ}$ excess
在一个两希格斯二重态模型的背景下，补充一个额外的轻赝标量希格斯玻色子和一个稳定的等单线态费米子，我们考虑同时解决的差异从标准的期望最近在费米实验室测量的μ子的异常磁矩和长期存在的问题，在宇宙中的暗物质可以占热弱相互作用的大质量粒子的可能性。我们表明，它确实是可能的，一系列的质量和耦合的新的轻赝标量和费米子状态，以解释在同一时间的两个功能，同时满足所有其他的约束，从天体粒子物理和对撞机搜索，包括约束的味道物理。
2021-12-22 hep-ph
Cosmology and Dark Matter
宇宙学和天体粒子物理学为粒子物理学的标准模型的不完备性提供了最有力的证据。撇开神秘的暗能量不谈，它可能只是宇宙学常数，也可能不仅仅是宇宙学常数，宇宙的两个性质无法用标准模型解释：暗物质和物质-反物质不对称。暗物质粒子很可能在可预见的未来被发现;这个问题正在紧张的实验研究中。关于暗物质粒子的性质的理论假设很多，所以我们集中在几个动机良好的候选者，如WIMP，轴子和不育中微子，也给出了动机较低，更难以捉摸的候选者，如模糊的暗物质的例子。这给出了可能的暗物质候选者的光谱的想法，同时肯定不会用尽它。然后，我们考虑物质-反物质的不对称性，并讨论它是否可能导致物理在100~ GeV-TeV的规模。最后，我们转向宇宙演化的最早时期。虽然后一个主题似乎与当代粒子物理学没有直接关系，但由于其基本性质，它具有极大的兴趣。我们强调，宇宙学数据，特别是关于宇宙微波背景各向异性的数据，明确表明人们所熟知的热阶段并不是最早的阶段。对早期阶段的最佳猜测是通货膨胀，这与迄今为止所知的一切都是一致的;然而，还有其他可能的情况。我们讨论了研究最早期的方法，重点是未来的宇宙学观测。
2019-12-06 astro-ph.CO hep-ph
LSP as a Candidate for Dark Matter
WMAP卫星的最新观测为我们提供了关于描述标准宇宙学模型的参数的前所未有的精确数据。目前宇宙的物质能量密度接近其临界值，其中73%是暗能量，23%是冷暗物质，只有4%是重子性质的普通物质。暗能量（DE）和暗物质（DM）的起源是现代天体粒子物理学面临的最大挑战。粒子理论将在下一轮大型加速器（如LHC）的实验中进行测试，它为DM提供了候选者，同时可以与DE组件保持一致。我们给一个教学帐户DM问题和可能性，这有超对称的起源。
2006-09-10 hep-ph
Old Rocks, New Limits: Excavated Ancient Mica Searches For Dark Matter
本研究利用古老蚀刻云母数据，经地球覆盖层修正后，为高质量暗物质与原子核相互作用设定了新界限。
2023-08-31 hep-ex hep-ph
Latin American network on electromagnetic effects in strongly interacting matter: Contribution to the update of the Latin American Strategy for High Energy, Cosmology and Astroparticle Physics
本文介绍拉丁美洲强相互作用物质电磁效应网络的定位、使命与近期成果，该网络整合区域研究力量，联动全球机构，聚焦强电磁场下强相互作用物质性质研究，为拉美高能物理等领域战略更新提供支撑。
2025-08-01 hep-ex hep-ph hep-th
The Sun as a target for axion dark matter detection
提出探测暗物质轴子在太阳磁场中转换产生的射电辐射策略，证明近未来低频射电望远镜可触及质量 $m_a\lesssim 10^{-6}$ eV 的未探索参数空间。
2024-06-05 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Cosmic-ray antiprotons in the AMS-02 era: A sensitive probe of dark matter
宇宙射线反质子是天体粒子物理学的有力工具。虽然大量测量的反质子与次级起源一致，但AMS-02实验的精确数据为我们提供了令人鼓舞的前景，以寻找次主导的主要成分，例如来自暗物质。在这篇简短的评论中，我们讨论了最近的限制重暗物质，以及一个试探性的信号，从湮灭的暗物质与质量$\lesssim 100$ GeV。我们强调的特殊作用的系统误差，可以影响信号。特别是，我们讨论了最近的进展，在AMS-02数据中的次级生产截面和相关误差的建模，主要来源于探测器中的宇宙射线吸收的截面的不确定性。
2021-02-28 astro-ph.HE hep-ph
Are IceCube neutrinos unveiling PeV-scale decaying dark matter?
最近IceCube的观测，特别是两个PeV级联伴随着能量在~（30-400）TeV的事件，明显超过大气背景通量，需要天体粒子物理学的解释。虽然一些天体物理加速器模型可以解释当前统计数据中的观测结果，但事件的能量和可能的角分布的有趣特征值得探索替代方案。在这里，我们考虑用几个PeV质量尺度的衰变暗物质来解释数据的可能性，其寿命为10^27 s。我们讨论了这种情况下，包括其独特的能量谱失真的基准$E_ν^{-2}$期望天体物理源，以及特有的各向异性的通用签名。与数据的直接比较显示出与上述特征的良好匹配。我们将进一步讨论这种情况下可能的未来检查。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Wideband Direct Detection Constraints on Hidden Photon Dark Matter with the QUALIPHIDE Experiment
该研究利用QUALIPHIDE低温光谱装置，通过量子极限放大技术对20-30微电子伏特隐光子暗物质进行直接探测，将动力学混合参数约束至略高于10^-12。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Fast Bayesian Inference for Neutrino Non-Standard Interactions at Dark Matter Direct Detection Experiments
Rice University（莱斯大学）
本文将GPU加速、自动微分和神经网络重参数化用于暗物质直接探测中的中微子非标准相互作用贝叶斯推断，显著加速嵌套采样与HMC并完成首次全参数同时扫描。
2025-02-20 cs.LG hep-ph stat.ML
What can(not) be measured with ton-scale dark matter direct detection experiments
近年来，对暗物质的直接搜索在天体粒子物理学界引起了极大的兴奋，但不同实验的信号声称和零结果之间的兼容性远未成为一个解决的问题。在这种情况下，我们在这里研究了用下一代吨级探测器约束暗物质参数空间的前景。利用现实的实验能力，为广泛的目标（包括氟，钠，氩，锗，碘和氙），目标互补性的作用进行了详细分析，同时包括天体物理学的不确定性的影响，在一个自洽的方式。我们明确地表明，在未来的直接检测设施的多目标信号可以确定的标量耦合$f_n/f_p$的比率的符号，但不是它的规模。这意味着，如果放松$f_p\sim f_n$的假设，标量质子截面基本上不受约束。相反，我们发现，轴向质子截面和轴向耦合比$a_n/a_p$可以测量公平的准确性，如果使用钠和碘的多吨仪器将最终上线。此外，事实证明，未来的直接检测数据可以很容易地区分弹性和非弹性散射。最后，我们认为，弱假设的弱相互作用耦合和天体物理学，只有暗物质质量和非弹性参数（即质量分裂）可以推断出的反冲光谱-具体来说，我们预计几十个GeV（几十千电子伏）的精确度在测量的暗物质质量（非弹性参数）。
2011-10-31 astro-ph.CO hep-ph
Leptonic WIMP Coannihilation and the Current Dark Matter Search Strategy
我们讨论了弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质（DM）模型在电弱尺度及以上的程度，可以在未来的高能和天体粒子物理实验的结论性探讨。我们认为简化的模型与二进制一样的暗物质和slepton一样的共湮灭的合作伙伴，并发现微扰模型产生所观察到的遗迹丰度至少10 TeV。我们强调，共湮灭可以增加或减少暗物质遗迹丰度。计算了直接探测实验对DM核散射的灵敏度，考虑了间接探测边界，并估计了未来质子对撞机对slepton对产生的灵敏度。我们发现，目前和未来的实验将能够探测狄拉克DM模型高达至少10 TeV。然而，目前和未来的搜索将不敏感的马约拉纳暗物质模型的质量超过2或4 TeV，分别为一个或十个共湮灭的合作伙伴，留下约70%的参数空间不受约束。这表明需要新的实验思路来访问共湮灭马约拉纳暗物质的模型。
2019-02-13 hep-ph
Some Comments on an MeV Cold Dark Matter Scenario
我们讨论了与MeV冷暗物质粒子的新模型有关的天体粒子物理学的几个方面，这些粒子以产生今天所需的正确CDM密度的方式湮灭成电子-正电子对，并解释了来自银河系中心的增强的电子正电子湮没线。我们注意到，介导湮灭的矢量介子的质量，应该超过CDM粒子的质量，并评论可能的增强由于CDM集群，对新的CDM的可探测性，并将这种情况下的粒子物理模型。
2007-05-09 astro-ph hep-ph
Dark Matter Candidates and Searches
本文从理论提案和全球搜寻计划（含实验室与天体物理观测）两个视角综述暗物质研究的现状，基于2020年加拿大天体粒子社区规划绿皮书并更新最新进展。
2025-06-30 hep-ph
Dark Matter through the Higgs portal
我们回顾的情况下，粒子的暗物质（DM）在宇宙中的相互作用，只有通过他们的耦合与希格斯部门的理论，所谓的希格斯门户模型。在第一步中，我们使用一个通用的和模型无关的方法，其中DM粒子是自旋为$0,\frac12$或$1$的单线态，并假设一个最小的希格斯扇区的存在下，只有标准模型（SM）希格斯粒子在大型强子对撞机上观察到。在第二步中，我们讨论了非最小的情况下，自旋- $\frac12$ DM粒子伴随着额外的轻子伙伴，并考虑了几种可能性，如顺序，单线态-双线态和矢量类轻子。在第三步中，我们研究的情况下，它是希格斯部门的理论，这是扩大由一个单标量或赝标量场，一个额外的两个希格斯双重场或两者;在这种情况下，物质的内容也扩展在几个方面。最后，我们调查的情况下，超对称扩展的SM与中性伴子DM，重点是后者的可能性，主要耦合到中性希格斯粒子的模型，然后作为DM现象学的主要门户。在所有这些情况下，我们总结和更新的限制和未来的前景，从对撞机物理的角度来看，即从确定的SM希格斯的性质在LHC和寻找其不可见的衰变到DM，并寻找更重的希格斯玻色子玻色子和DM伴随粒子在高能对撞机。然后，我们将这些结果与从宇宙学遗迹丰度以及从天体粒子物理实验中的直接和间接DM搜索获得的约束和前景进行比较。对撞机和天体粒子DM搜索的互补性进行了研究，在所有考虑的模型。
2019-03-08 hep-ex hep-ph
The Higgs-portal for vector Dark Matter and the Effective Field Theory approach: a reappraisal
我们重新分析了有效场论方法的情况下，粒子的暗物质（DM）在宇宙中的矢量状态，相互作用只或主要通过标准模型，如希格斯玻色子玻色子在大型强子对撞机上观察到。这种与模型无关的简单方法，具有最小的一组新的输入参数，被广泛用作DM搜索和天体粒子和对撞机物理研究的基准。我们表明，这种有效的理论可能是紫外线完全模型的极限情况下，作为一个例子，一个基于自发破缺的U（1）规范对称性，其中包括一个暗规范玻色子和一个额外的标量与标准的希格斯玻色子混合。因此，尽管存在新的自由度，希格斯玻色子的不可见衰变分支比的测量，如在对撞机，如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，可以在这样一个有效的框架一致地解释，并可以在直接检测实验中的DM搜索结果的补充。
2020-01-29 hep-ph
Dark matter and Higgs bosons in the MSSM
我们在最小超对称扩展标准模型（MSSM）的背景下研究了暗物质（DM）。我们扫描通过MSSM参数空间和搜索的解决方案，（a）是一致的希格斯发现和其他对撞机搜索;（b）满足口味的限制，从$B$物理;（c）给DM候选人正确的热遗迹密度;（d）允许的DM直接检测实验。对于我们的参数扫描模型，我们发现了以下特征：（1）DM候选者主要是一个非零但小于$20\%$ Wino和Higgsino分数的类Bino中性伴子;（2）遗迹密度要求清楚地确定了$Z$和Higgs共振的解（$Z,h,H,A$漏斗）和共湮灭;（3）未来的直接搜索实验将可能完全覆盖$Z,h$漏斗区，以及除了“盲点”之外的$H,A$漏斗区;（4）由于$s$波的性质，未来的间接搜索实验将对CP奇希格斯交换更敏感;（5）类SM希格斯衰变到DM的分支分数可以高达$10\%$，而较重的希格斯衰变到中性伴子和电荷伴子的分支分数可以高达$20\%$。我们表明，对撞机搜索提供了有价值的信息，补充可能从直接探测和天体粒子观测。特别是，$Z$ -和$h$ -漏斗与预测的低LSP质量应在未来的对撞机访问。总的来说，希格斯玻色子可能扮演着通往暗区的重要角色。
2013-11-09 astro-ph.CO hep-ph
Dimming Starlight with Dark Compact Objects
本文提出通过暗致密天体对星光的色散变暗效应来搜寻暗物质，并利用EROS-2和OGLE巡天数据验证该方法可约束暗区并有望发现致密天体中的暗物质。
2025-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Effects on Compact Binary Stars
当紧凑的双星系统在星系晕内移动时，它们与暗物质粒子相互作用。暗物质粒子和重子物质之间的相互作用会使暗物质粒子失去一部分动能。一旦暗物质粒子失去了部分动能，它们就会被引力束缚在恒星上，恒星就开始从光环中吸收暗物质粒子。致密双星系统中的暗物质粒子的吸收增加了双星组分的质量，从而增加了双星系统的总质量。根据开普勒第三定律，通过这种方式增加的质量会影响其他物理参数（例如，半长轴和轨道周期）。我们估计了某些已知的致密双星系统由于吸积暗物质粒子而引起的周期变化。我们研究了不同的暗物质粒子候选者的影响，这些候选者的质量在$\simeq 10^{-9} - 10^{5} \: (GeV.c^{-2})$范围内，暗物质密度与银河系中心区域附近的暗物质密度一样高。我们发现，由于暗物质粒子吸积到紧凑的二元系统的周期的估计变化可以作为这些系统的测量值一样大。
2022-06-26 astro-ph.CO hep-ph
A Portalino to the Dark Sector
连接标准模型和暗区的“传送门”模型允许在最简单的WIMP模型之外的各种各样的场景。特别是规范场的动力学混合，使得新的想法有了广泛的应用。然而，规避CMB约束的模型通常是非通用的，具有新的质量尺度和算子来分裂状态并抑制间接检测信号。带有“波塔里诺”的模型可能更简单，波塔里诺是一种中性费米子，它结合了标准模型中微子和暗扇区费米子的线性组合，并携带守恒的量子数。这对于相互作用的暗区尤其有趣;然后，我们确定为标准模型中微子的未婚线性组合也继承了这些相互作用，并在暗区和标准模型之间提供了一种新的有效相互作用。这些相互作用可以是简单的$Z'$型相互作用或轻子味改变。暗物质冻结成中微子，从而避开了CMB的限制，传统的直接探测信号基本上不存在。然而，该模型提供了不同的信号。“portalino”机制本身预测了对标准模型中微子耦合的微小修正，以及在对撞机实验中发现portalino粒子的可能性。可能的宇宙学和天体粒子的签名包括单色中微子信号湮灭，在高能量CR中微子的光谱特征，以及额外的轻物质和暗物质相互作用的传统信号。
2018-12-04 hep-ph
IceCube events and decaying dark matter: hints and constraints
根据新的冰立方数据（尚未确定）的天体物理中微子通量在PeV和次PeV范围内，我们提出了一个更新的状态衰减暗物质解释的事件。特别是，我们进一步发展的角分布分析，并讨论了诊断的前景。通过进行各种统计测试（极大似然，Kolmogorov-Smirnov和Anderson-Darling测试），我们得出结论，目前的数据显示出轻微的偏好（低于两个西格玛水平）的角分布预计从暗物质衰变与各向同性分布预测的传统天体物理流量的河外起源。此外，我们简要地开发一些一般性的考虑重暗物质模型的建设和预期的衰变产物的能谱与冰立方数据的兼容性，以及与现有的伽玛射线的界限。或者，假设冰立方的数据来自传统的天体物理学来源，我们推导出各种最终状态的衰减和湮灭暗物质的界限。重暗物质寿命的下限相对于现有的限制提高了一个数量级，最终使这些事件-即使是天体物理学的起源-成为天体粒子物理学研究的重要工具。
2015-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Properties of Gravitationally Bound Dark Compact Ultra Dense Objects
我们认为紧凑的天体物理对象形成的质量为250 GeV至100 TeV的暗物质费米子或从无质量的费米子隐藏在类似的能量尺度的真空结构。这些宏观物体的最大稳定质量为亚行星级（小行星），半径为微米至厘米级。我们描述了这些紧凑的超密度物体附近的表面重力和潮汐力，与它们与可见物质物体碰撞的签名有关。
2012-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Atomic responses to general dark matter-electron interactions
在现代宇宙学的主要范式中，我们宇宙中大约80%的物质是以假设的形式存在的，尚未被检测到的粒子。它们不发射或吸收任何可观测波长的辐射，因此构成了宇宙中所谓的暗物质（DM）成分。探测形成银河系DM成分的粒子是天体粒子物理学和基础科学的主要挑战之一。实现这一目标的一个有希望的方法是在低背景的深地下探测器中寻找罕见的DM-电子相互作用。解释这一搜索的关键是探测器材料对根据电子波函数重叠积分定义的基本DM-电子相互作用的响应。在这项工作中，我们计算原子氩和氙的目标用于操作DM搜索实验一般，迄今为止未探索DM-电子相互作用的响应。我们发现，原子可以通过DM-电子散射电离的速率一般可以表示为四个独立的原子响应，其中三个，我们在这里确定的第一次。我们发现我们的新的原子反应是数值上的重要在各种情况下，我们确定并彻底使用有效的理论方法进行调查。然后，我们使用原子响应设置90%置信水平（CL）。从DM搜索实验使用氩和氙目标的无效结果的广泛的DM-电子相互作用的强度的排除限制。
2020-08-19 astro-ph.CO hep-ph
Dynamical Heating from Dark Compact Objects and Axion Minihalos: Implications for the 21-cm Signal
University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Boston University（波士顿大学）；Harvard University（哈佛大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
研究通过21厘米信号探测暗致密天体和轴子微晕的动态摩擦加热效应，发现其对暗物质的贡献及对轴子类粒子的灵敏度提升。
2025-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Inert Doublet Model in light of LHC Run I and astrophysical data
我们讨论了惰性双重态模型的参数空间。惰性双重态模型是一个含有暗物质的两个Higgs双重态模型。一套广泛的理论和实验的限制，这个模型被认为是，碰撞以及天体粒子的数据限制，后者的形式，暗物质遗迹密度以及直接检测，被考虑在内。我们讨论了这些约束对模型参数空间的影响。特别是，我们不要求IDM提供宇宙的全部暗物质含量，这在对撞机实验中打开了可访问的参数空间中的额外区域。所有约束的组合导致暗标量扇区中质量< 200 GeV的相对较强的质量简并，并且暗标量质量的最小尺度为~ 45 GeV。我们还观察到一个严格的质量等级MH > MA。我们提出了基准点和基准平面暗标量对生产目前的LHC运行符合所有的理论和实验界限。
2016-04-29 hep-ph
Dark Matter at the Fermi Scale
宇宙学的最新突破揭示了宇宙的四分之一是由暗物质组成的，但暗物质的微观身份仍然是一个深层次的谜。我回顾了解决这个难题的最新进展，重点是两个动机良好的暗物质候选人：WIMP和超级WIMP。这些可能性有着相似的动机：它们存在于同样动机良好的粒子物理模型中，观测到的暗物质遗迹密度自然出现，暗物质粒子的质量约为100 GeV，费米在70多年前就确定了这个有趣的能量尺度。与此同时，它们对直接和间接的暗物质搜索、粒子对撞机、大爆炸核合成、宇宙微波背景以及晕轮廓和结构形成有着广泛不同的影响。如果WIMP或超级WIMP是暗物质的重要组成部分，我们将很快进入一个黄金时代，在这个时代，暗物质将通过粒子物理学、天体粒子物理学和宇宙学的界面上的各种探测器进行研究。我概述了这些方案中的每一个暗物质研究的计划，并讨论了在未来几年内识别暗物质的前景。
2005-11-01 astro-ph hep-ex hep-ph
Highlights and Conclusions of the Chalonge Meudon Workshop Dark Matter in the Universe
CIAS Chalonge讲习班“宇宙中的暗物质和银河系的普适性质：理论和观测”于2010年6月8日至11日在巴黎天文台Meudon Ch^ateau举行。讲习班从四个方面探讨了DM：DM结构的天文观测（星系特性、晕、旋转曲线和密度分布）、DM数值模拟（有和没有重子）、理论天体物理学和宇宙学（动力学理论、玻尔兹曼-弗拉索夫演化）、天体粒子物理学。Peter Biermann，Alfonso Cavaliere，Hector J. de Vega，Gianfranco Gentile，Chandra Jog，Andrea Lapi，Paolo Salucci，Norma G. Sanchez、Pasquale Serpico、Rainer Stiele、Janine van Eymeren和Markus Weber在这里介绍了他们在研讨会上的亮点。H. de Vega和N. G.桑切斯强调，越来越多的证据表明，DM粒子具有keV量级的质量，这些keV量级的粒子自然会产生在星系中观察到的小尺度结构。Wimps（DM粒子重于1 GeV）是强烈反对结合理论与星系天文观测。彼得·比尔曼介绍了他的现场会议记录，并得出结论，质量为几keV的右手无菌中微子是最有趣的DM候选者。包括研讨会的照片。
2010-07-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Theoretical uncertainty of the supersymmetric dark matter relic density from scheme and scale variations
对于粒子物理观测在对撞机，如大型强子对撞机在欧洲核子研究中心，它一直是常见的做法，几十年来估计理论的不确定性，通过研究预测的截面的变化与先验不可预测的尺度。在天体粒子物理学中，这到目前为止还不可能，因为大多数的观测量都是在玻恩能级上计算的，所以重整化方案和尺度依赖性不能以有意义的方式进行研究。在本文中，我们提出的第一个定量研究的理论不确定性的中性伴暗物质遗迹密度从方案和规模的变化。我们首先详细解释了重整化尺度如何通过耦合常数，质量和混合角进入树级计算。然后，我们证明了一个单一的循环SUSY-QCD修正在许多不同的暗物质湮灭通道的重整化尺度依赖性的减少和增强的微扰稳定性的混合上壳层/$\bar{\rm DR}$重整化计划在一个纯$\bar{\rm DR}$计划在顶夸克部门。在停止-停止湮灭通道中，索末菲增强及其尺度依赖性被证明是特别重要的。最后，在三种典型的十一参数唯象最小超对称标准模型（pMSSM-11）中，研究了我们的高阶超对称QCD修正及其标度不确定性的影响.我们发现，在许多情况下，理论的不确定性降低，并可以成为在某些情况下的实验之一的大小相媲美。
2016-02-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
