Photo- and Hadrodisintegration constraints on massive relics decaying into neutrinos
本文系统研究遗迹粒子衰变为中微子对早期宇宙轻元素丰度的影响，采用蒙特卡罗概率方法统一处理光致蜕变与强子蜕变过程，从而在广泛的粒子质量和寿命范围内获得显著宇宙学约束。
2025-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Direct detection of relic active and sterile neutrinos
在早期宇宙中，活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以形成宇宙中微子背景。我们认为β衰变（例如，$^3$ H）和EC衰减（例如，$^{163}$ Ho）核作为实验室捕获残余中微子的理想靶。计算了（3 + $N_{\rm s}$）味混合方案中残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或电子俘获（EC）衰变背景的俘获率，并结合PIMMY计划讨论了未来的发展前景.我们强调，从长远来看，这种直接测量热DM的方法可能并非毫无希望。
2016-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on the decay of heavy relics into neutrinos
在早期宇宙中，一个大质量粒子衰变成中微子，比它衰变成其他标准模型粒子受到的约束要小。然而，即使衰变为中微子，后者仍然不可避免地发射出次级粒子，这些次级粒子经历了可以探测的电磁相互作用。我们详细分析了如何敏感的各种宇宙学探针是这样的二次粒子，即CMB各向异性，CMB光谱失真，大爆炸核合成。对于寿命短于宇宙年龄的遗迹，这导致了粒子寿命作为其丰度和质量的函数的原始和严格的界限。
2022-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Direct Simulation Monte Carlo: Accurate modeling of out-of-equilibrium decaying cosmological relics
Tohoku University（东北大学）；The University of Tokyo（东京大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学）
本文扩展中微子直接模拟蒙特卡洛（$\ u$DSMC）方法，联合演化衰变遗迹、中微子谱与宇宙膨胀并耦合核合成，实现非平衡中微子输运的精确建模，支持对非标准宇宙学的稳健参数扫描。
2026-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Non-thermal production of Higgsino dark matter by late-decaying scalar fields
本研究针对希格斯微子暗物质的非热产生问题，考虑最小超对称标准模型中最轻中性希格斯微子为最轻超对称粒子的设定，纳入共湮灭与索末菲效应计算晚衰变标量场产生的遗迹丰度，发现低再加热温度下轻质量希格斯微子可作为暗物质候选，并给出对应再加热温度与希格斯微子质量的函数关系。
2025-06-06 hep-ph
Estimation of an Upper Limit on the Density of Relic Neutrinos in the Sun via the Solar $^8$B Neutrino Flux
来自早期宇宙的残余中微子预计具有相对较大的数密度，但能量极低。因此，唯一可能的相互作用是通过β衰变核上的中微子捕获进行的。如果残余中微子被太阳中的β衰变核捕获，那么通常从这些核衰变中出现的中微子将从中微子实验中记录的太阳中微子总数中消失。在太阳内部，${}^8\mathrm{B}$和三个来自CNO循环的核被发现适合于这种过程。讨论了它们的截面以及对观测到的太阳中微子数的可能影响。假设标准的中微子振荡，中微子通量测量与太阳标准模型的预测没有偏差，并相应地导出了上限。
2020-09-23 astro-ph.SR hep-ph
Decaying neutrinos and implications from the supernova relic neutrino observation
我们建议超新星遗迹中微子（SRN）的观测可以用来设置中微子衰变模型的约束。由于宇宙学超新星到地球的距离尺度很长，SRN有可能提供比目前太阳中微子观测更强的极限。由于目前可用的数据只是在$E_{\barν_e}>19.3$ MeV上积分的通量的上限，我们可以设置约束的衰变模型是相当有限的;它们必须满足特定的条件，例如子中微子是活跃的物种，中微子质谱是准简并的，中微子质量等级是正常的。我们的数值计算清楚地表明，中微子衰变模型与$(τ_2/m,τ_3/m)\alt (10^{10},10^{10})$ [s/eV]，其中$τ_i$代表的质量本征态$\barν_i$的寿命，似乎给出的SRN流量是大于目前的上限。然而，由于理论SRN预测包含了许多关于宇宙中的超新星速率或超新星爆炸模拟的不确定性，我们不能得出结论，存在中微子寿命的排除参数区域。在不久的将来，进一步降低上限实际上是预期的，它将提供更严格的中微子衰变模型的约束。
2003-08-07 astro-ph hep-ph
Probing relic neutrino decays with 21 cm cosmology
我们展示了如何21厘米宇宙学可以测试遗迹中微子辐射衰变成不育中微子。利用最近的EDGES结果，我们得到的衰减中微子的寿命的限制。如果EDGES异常将被证实，那么有两个解决方案，一个是比宇宙年龄长得多的寿命，另一个是比宇宙年龄短得多的寿命，这表明残余中微子辐射衰变可以以简单的方式解释异常。我们还展示了如何将EDGES结果与射电背景观测结果相结合，表明在拟议的非标准宇宙学场景中，ARCADE 2过剩也可以与EDGES异常一起再现。我们对EDGES探测到的红移处的比强度的计算也适用于衰变暗物质的情况，并修正了以往文献中的一个有缺陷的表达式。
2018-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Unstable Relics as a Source of Galactic Positrons
我们计算的流量511千电子伏的光子从银河系隆起所造成的正电子衰变的遗迹粒子质量小于100兆电子伏。特别是，我们收紧了对不育中微子的质量混合角参数空间的一个大的域的约束，由此产生的光子通量将显着超过实验数据。与此同时，观测到的光子通量很容易由质量范围为1 MeV < m_sterile < 50 MeV的衰变无菌中微子引起，宇宙学丰度通常在10^{-9} < Omega_sterile < 10^{-5}范围内，假设Omega_sterile完全来自早期宇宙中活性中微子的转换。其他衰变遗迹的候选者，如中性（伪）标量粒子耦合到具有引力强度的轻子，可以与光子通量兼容，并可以构成冷暗物质的主要成分。
2004-11-07 astro-ph hep-ph
Massive Particle Decay and Cold Dark Matter Abundance
分析了衰变粒子主导的宇宙演化过程中冷遗迹的退耦现象，用数值和半解析方法计算了遗迹密度，并对结果进行了比较.使用合理的价值观（从超对称模型的角度来看）的质量和热平均截面倍的速度的冷遗物，我们调查的平衡或非平衡生产的热平衡。在这两种情况下，通过约束衰变粒子的再加热温度、其质量和产生的冷遗迹的平均数量，可以获得暗物质丰度的可接受结果。所需的再加热温度在任何情况下都低于约$20 {\rm GeV}$。
2005-03-08 astro-ph hep-ph
Extremely high energy cosmic rays from relic particle decays
利用HERWIG QCD事件发生器计算了大质量亚稳遗迹粒子衰变的质子和中微子通量。预测的质子能谱可以解释观测到的极高能量宇宙射线的通量超过了Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止，衰变粒子质量为O（10^{12}）GeV。如果这些粒子构成了所有的暗物质，那么所需的寿命为O（10^{20}）yr（贡献越小，寿命就越短）。如果亚稳粒子是来自超对称破缺的隐藏扇区的类强子束缚态，通过不可重整化的相互作用衰变，那么这样的值是合理的。质子与中微子通量的预期比例作为即将到来的皮埃尔俄歇计划的衰变粒子模型的对角。
1998-06-01 astro-ph hep-ph
Searching For Superheavy Decaying Particles With Ultra-High-Energy Neutrino Observatories
本文研究超重长寿命遗迹衰变产生的超高能中微子，考虑电磁级联中的μ子与π介子对产生过程，并基于 IceCube 和 Fermi 导出新约束，指出 IceCube-Gen2 等下一代中微子望远镜将具备前所未有的探测灵敏度。
2025-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Laboratory tests for the cosmic neutrino background using beta-decaying nuclei
我们指出，宇宙学遗迹中微子对中微子的泡利阻塞可能是一个重要的影响。对于零能量中微子，中微子背景温度和密度的标准参数给出了大约1/2的抑制。我们展示了这对三体β衰变的影响。这种效应的大小与最近提出的中微子在β衰变核上的捕获是同一量级的。
2009-01-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Captures of Hot and Warm Sterile Antineutrino Dark Matter on EC-decaying Ho-163 Nuclei
在放射性Ho-163核上捕获低能电子反中微子，通过电子捕获（EC）衰变为Dy-163，是检测残余无菌反中微子的一个值得注意的机会。目前的实验和宇宙学数据或多或少地暗示了这种假设的粒子，它们可能是宇宙中热暗物质的一部分，也可能是热暗物质的候选者。使用同位素Ho-163作为目标，并假设合理的活性-无菌反中微子混合角，我们计算的捕获率的遗迹电子反中微子对相应的EC衰变背景下，在存在的无菌反中微子在sub-eV或keV的质量尺度。我们表明，热或温暖的无菌反中微子暗物质的签名原则上应该是可观察的，提供的目标是足够大，能量分辨率是足够好的。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Late decaying 2-component dark matter scenario as an explanation of the AMS-02 positron excess
PAMELA和AMS-02实验测量的正电子通量长期存在的异常可能由暗物质（DM）湮灭来解释。这种情况通常需要一个大的“助推因子”，以符合热遗迹暗物质候选人通过冻结。然而，这样的解释是不赞成的约束，从宇宙微波背景辐射的观测能量沉积在重组的时代。我们讨论了一种称为晚期衰变双组分暗物质（LD 2DM）的方案，其中整个DM由两个半简并物种组成。在这个框架内，较重的物质在早期宇宙中作为热遗迹产生，并在宇宙学时间尺度上衰变为较轻的物质。因此，较轻的物种成为今天居住在宇宙中的DM。我们发现，通过这种非热机制产生的具有增强截面的较轻DM物种的湮灭可以解释所观察到的AMS-02正电子通量，同时避免CMB约束。观测到的DM遗迹密度也可以用简单的s波湮灭截面正确地再现。我们证明，该方案是安全的，从CMB的约束晚时间的能量沉积在宇宙的“黑暗时代”。有趣的是，结构形成的限制迫使我们考虑两个暗物质物种之间的小质量分裂。我们探索可能的宇宙学和粒子物理学的签名在一个玩具模型，实现这一场景。
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
AMS-02 Antiprotons from Annihilating or Decaying Dark Matter
最近，AMS-02实验报告了宇宙射线反质子超过预期的天体物理背景。我们解释过剩的信号从湮灭或衰变的暗物质，并发现所观察到的光谱很好地拟合添加贡献的质量为O（TeV）或更大的暗物质的湮灭或衰变。有趣的是，质量约为3 TeV的Wino暗物质，其热遗迹丰度与目前的暗物质丰度一致，可以解释反质子过剩。我们还讨论了衰变引力子暗物质与R-宇称破坏的影响。
2015-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Big Bang Nucleosynthesis Limits and Relic Gravitational Waves Detection Prospects
我们重新审视大爆炸核合成（BBN）的限制原始磁场和/或湍流运动占之间的时间产生和BBN的湍流源的衰减性质。这导致对引力波（GW）信号的估计比以前预期的要大。我们解决的检测前景，通过天基干涉仪（周围的电弱能量标度产生的GWs）以及脉冲星定时阵列和天体测量任务（周围的量子色动力学能量标度产生的GWs）。
2022-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The high energy cosmic ray spectrum from relic particle decay
据推测，最近发现的超高能宇宙射线可能来源于聚集在我们银河系晕中的质量为$10^{12}$ GeV的残余粒子的衰变。这一假设可以通过即将到来的高能宇宙核子和中微子的光谱测量来检验，在这个模型中，高能宇宙核子和中微子的光谱是由QCD碎裂物理学确定的，没有天体物理学的不确定性。我们发展的碎裂谱测量LEP能量的衰变粒子质量的尺度的DGstrom方程的数值解。这使得纳入超对称性的级联发展的影响，我们也允许衰变成多粒子状态。计算的谱形与目前的宇宙线数据符合得很好，超出了Greisen-Zatsepin-Kuzmin能量。
2001-11-12 astro-ph hep-ph
Dark-Matter-Enhanced Probe of Relic Neutrino Clustering
Washington University（华盛顿大学）；New York University（纽约大学）；Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
利用重衰变暗物质探测宇宙中微子背景的局部聚类特性
2026-02-05 astro-ph.HE hep-ph
Probing Low Energy Neutrino Backgrounds with Neutrino Capture on Beta Decaying Nuclei
我们研究了低能中微子与自发进行β衰变的原子核的相互作用，结果表明，对于某些通过允许跃迁衰变的特定原子核，中微子速度的截面乘积高达10^{-42} cm ^2 c。没有能量阈值和截面的值挑选出这些过程作为一个有前途的，但非常苛刻的方法，为未来的实验，旨在直接检测低能量中微子背景，如宇宙学遗迹中微子。
2007-06-11 astro-ph hep-ph
DAMPE excess from decaying right-handed neutrino dark matter
最近由暗物质粒子探测器（DAMPE）测量的高能宇宙射线电子加上正电子的通量在$1.4$ TeV左右的能量处显示出一个试探性的峰值过剩。本文考虑了含有右手中微子（RHN）暗物质（DM）的最小规范$U(1)_{B-L}$模型，并解释了DAMPE峰是由RHN DM衰变为$e^\pm W^\mp$的晚期衰变引起的.我们发现DM寿命$τ_{DM} \sim 10^{28}$ s可以与DM质量$m_{DM}=3$ TeV的DAMPE峰拟合。这个有利的寿命接近费米-LAT的电流约束，一旦宇宙伽马射线通量的测量得到改善，我们的衰变RHN DM可以被测试。RHN DM通过$U(1)_{B-L}$规范玻色子（$Z^\prime$玻色子）与标准模型粒子通信，其热残余丰度仅由三个自由参数控制：$m_{DM}$，$U(1)_{B-L}$规范耦合（$α_{BL}$）和$Z^\prime$玻色子质量（$m_{Z^\prime}$）。对于$m_{DM}=3$ TeV，其余的参数被限制为$m_{Z^\prime}\simeq 6$ TeV和$0.00807 \leq α_{BL} \leq 0.0149$，以再现所观察到的DM遗迹密度，并避免在普朗克尺度以下运行的$α_{BL}$的朗道极点。这个允许的区域将通过在未来的大型强子对撞机上寻找$Z^\prime$玻色子共振来测试。
2018-08-31 astro-ph.HE hep-ph
Decays of Long-Lived Relics and Their Signatures at IceCube
我们认为长寿命的遗迹粒子的PeV级中微子在冰立方天文台在过去的六年中检测到的来源。我们得出了现今的中微子通量，包括直接衰变的初级中微子，电弱簇射的次级中微子和遗迹中微子背景再散射的三级中微子。我们将高能中微子通量预测与最近可用的数据集进行比较，并发现与其他天体物理过程预期光谱的定性差异。我们利用电弱修正来约束重衰变遗迹丰度，使用测量电磁能量注入的影响，如大爆炸核合成过程中的轻元素丰度，宇宙微波背景各向异性，和扩散$γ$射线光谱。我们将这些丰度与IceCube中微子源所需的丰度进行比较，并在参数空间中找到两个可行的区域，最终可由未来的中微子，$γ$射线和宇宙微波背景天文台进行测试。
2019-07-13 astro-ph.HE hep-ph
Annual Modulation of Cosmic Relic Neutrinos
宇宙中微子背景（CvB）在大爆炸后约一秒产生，渗透到今天的宇宙中。新的技术进步使得中微子在β衰变核（NCB）上的捕获成为探测CvB的明确途径。我们表明，太阳引力聚焦导致预期的中微子捕获率每年调制。调制的幅度和相位依赖于局部中微子背景的相空间分布，这是由结构形成扰动。这些结果也适用于在NCB实验中寻找不育中微子。引力聚焦是中微子捕获实验的唯一调制源，与暗物质直接探测搜索相反，在暗物质直接探测搜索中，地球相对于太阳的随时间变化的速度也起着作用。
2014-04-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Self-Interacting Forbidden Dark Matter under a Cannibally Co-Decaying Phase
针对暗物质自相互作用不足问题，本文提出含不稳定类 Higgs 标量的矢量暗物质模型，利用同类相食共衰变阶段同时满足遗迹密度与小尺度结构约束。
2024-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”，建议新频率测量以提升寿命限制，并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Stealth decaying spin-1 dark matter
我们考虑自旋为1的暗物质的衰变模型，其与标准模型扇区的主要耦合是通过一个暗希格斯汤川门户连接TeV尺度的矢量轻子到标准模型（右手）electron. Below的电子-正电子阈值，暗物质有非常缓慢的，环抑制的光子和（电子）中微子的衰变，并在宇宙学时间尺度上足够小的规范耦合值是稳定的。它的残余丰度是通过冻结机制由非平衡暗轻子衰变决定的。我们发现，该模型适应观测到的暗物质丰度的自然值的参数和暗物质质量在~ 5 keV至1 MeV的范围内，同时逃避直接检测，间接检测，恒星冷却和宇宙学的约束。我们还考虑了一个非零规范动力学混合的可能性与标准模型超荷场，这被发现产生轻微的影响模型的现象。
2020-12-17 hep-ph
Revisiting Big-Bang Nucleosynthesis Constraints on Long-Lived Decaying Particles
我们研究了大爆炸核合成（BBN）时期衰变的长寿命大质量粒子对轻元素原始丰度的影响。与以前的研究相比，（i）更新了标准BBN反应的反应速率，（ii）使用了最新的轻元素丰度和宇宙学参数观测数据，（iii）考虑了高能核子与背景核非弹性散射时的相互转换效应，（iv）高能反核子引起的强子簇射效应。我们比较了最新的观测约束的轻元素的原始丰度的理论预测，并推导出作为其寿命的函数的衰变粒子的遗迹丰度的上界。我们还将我们的分析应用到不稳定的引力子，超对称理论中引力子的超伙伴，并得到膨胀后的再加热温度的约束。
2018-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Relic neutrino detection through angular correlations in inverse $β$-decay
在β衰变核上捕获中微子是目前唯一已知的可能可行的宇宙背景中微子探测方法。它是基于这样一种想法，即把俘获不稳定核上的残余中微子所产生的电子或正电子的光谱与通常的$β$衰变所产生的电子或正电子的光谱分开，并且要求探测器具有非常高的能量分辨率，可以与中微子质量相媲美。本文提出了一种区分中微子俘获和$β$衰变的方法，它是基于残余中微子俘获引起的反β衰变跃迁角关联的周期性变化。预计时间变化是由于太阳相对于C $ν$ B静止坐标系的特殊运动和地球绕其轴的旋转而产生的，并且可以在极化和非极化核靶的实验中观察到。所建议的方法的主要优点是，它不依赖于所产生的$β$ -粒子的检测的能量分辨率至关重要，并且即使该分辨率超过最大中微子质量也可以操作。
2019-08-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The case for decaying spin-3/2 dark matter
我们耦合一个不育中微子部门的自旋3/2粒子，并表明，与普朗克约化耦合，我们可以获得足够长的寿命，使自旋3/2粒子一个很好的暗物质的候选人。我们表明，这种暗物质候选者可以通过标准模型粒子的散射在暴胀再加热过程中产生。在合理的再加热温度值$T_{\rm RH} \gtrsim 10^{8}$ GeV下，得到了普朗克和其它实验测量所确定的残余丰度。我们考虑两种可能的规范不变耦合到扩展的标准模型。我们发现大范围的质量是可能的尊重其衰变率的实验极限。我们期待着以单色光子的形式出现的烟枪信号，其中可能含有单色中微子，这可以在不久的将来在IceCube和其他间接探测实验中进行探测。
2020-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Possible galactic sources of ultrahigh-energy cosmic rays and a strategy for their detection via gravitational lensing
如果星系晕中超重残留粒子的衰变是超高能宇宙射线的原因，那么这些粒子必须聚集在一起，以解释AGASA数据中的小尺度各向异性。我们表明，这些星团的质量足够大，它们的引力透镜恒星和星系的背景。我们提出了一个一般的策略，可以用来检测这样的集群通过引力透镜，或排除衰变的遗迹粒子作为最高能量的宇宙射线的起源的假设。
2001-04-12 astro-ph hep-ph
Decaying Dark Matter in the Supersymmetric Standard Model with Freeze-in and Seesaw mechanims
受衰变暗物质（DM）可以自然地解释宇宙线异常的启发，我们考虑了具有三个右手中微子（RHN）和R宇称的超对称标准模型，引入了TeV尺度的具有两个场$Z_3$离散对称性的DM扇区. DM扇区仅通过非常重的场交换与RHN相互作用，然后我们可以解释宇宙射线异常。在10^4 GeV附近的低标度下，采用第二右手中微子N2占优势的跷跷板机制，我们证明了在10^4 GeV附近，N2_{1，2}可以得到TeV附近的真空期望值，并且从N2_{1，2}得到的最轻态是衰变DM，其寿命约为\sim 10^{26}s.特别地，DM的超长寿命与微小的中微子质量有关，并且到μ和τ的主要DM衰变通道与近似μ-τ对称性有关。此外，通过冻结机制可以得到正确的DM残留密度，通过DM扇区中R宇称奇亚稳态的衰变可以解决功率谱的小尺度问题，通过软稀薄产生可以产生重子非对称性.
2010-08-10 astro-ph.CO hep-ph
Helicity-changing Decays of Cosmological Relic Neutrinos
本文研究了有质量中微子通过不可见衰变变得不稳定的可能性，发现狄拉克中微子的螺旋度改变衰变会显著影响类PTOLEMY实验对遗迹中微子的俘获率，增加了探测难度。
2024-09-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Phenomenology of superheavy decaying dark matter from string theory
本文研究弦理论低能极限中质量约 $10^{10}$ GeV 的超重衰变暗物质，通过计算其三体衰变产生的高能伽马射线和中微子通量并结合观测约束质量-寿命平面，进而对弦耦合给出 ${\cal O}(0.1)$ 的微扰上限。
2023-11-30 hep-ph hep-th
Neutrinos as Hot or Warm Dark Matter
活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以为热暗物质（DM）提供服务。另一方面，keV的不育中微子可能是一个很好的候选人温暖的DM。β衰变（例如，H-3和Ru-106）和EC-衰变（例如，Ho-163）核被认为是最有希望分别捕获这些极低能中微子和反中微子的靶。计算了在不同的味混合方案下，残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或EC衰变背景的俘获率。我们强调，这种直接的实验室测量热或温暖的DM可能不是没有希望的长期。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Non Thermal Neutralino Production in Deflected Anomaly Mediation
我们研究的非热中性伴子生产的影响，由于在早期宇宙中的一个单一的模场的后期衰变，在偏转异常介导的情况下。在每个模衰变过程中产生的中性伴子平均数为$\bar{N}_{\rm LSP}\ll 1$的区域，热遗迹密度低于WMAP数据的模型也成为可以接受的模型。我们发现，这些模型属于三个不同的类的共同特点是低的热遗迹密度完全是由于共湮灭效应。与MSSM的一般框架中可达到的最高截面相比，这类模型的中性伴子湮灭截面并不是特别高。因此，通过直接或间接WIMP搜索实验的检测前景并不令人鼓舞。
2007-05-31 astro-ph hep-ph
Relic Right-handed Dirac Neutrinos and Implications for Detection of Cosmic Neutrino Background
大质量中微子是马约拉纳粒子还是狄拉克粒子还有待实验确定。在这方面，最近有人提出，在未来的中微子捕获β衰变核的实验中，探测左手中微子$ν^{}_{\rm L}$和右手反中微子$\overlineν^{}_{\rm R}$的宇宙中微子背景（例如，$ν^{}_e + {^3{\rm H}} \to {^3}{\rm He} + e^-$（PIMOMY实验中的$ν^{}_e + {^3{\rm H}} \to {^3}{\rm He} + e^-$）很可能区分马约拉纳中微子和狄拉克中微子，因为前者的俘获率是后者的两倍。本文研究了右手中微子对俘获率的影响，假设大质量中微子是Dirac粒子，右手中微子$ν^{}_{\rm R}$和左手反中微子$\overlineν^{}_{\rm L}$在早期宇宙中都可以有效地产生.结果表明，由于残留的$ν^{}_{\rm R}$和$\overlineν^{}_{\rm L}$的存在，$28\%$最多能提高捕获率，总的数密度为$95~{\rm cm}^{-3}$，应该与宇宙中微子背景的数密度$336~{\rm cm}^{-3}$相比较。这种增强实际上受到最新宇宙学和天体物理学关于中微子有效代数$N^{}_{\rm eff} = 3.14^{+0.44}_{-0.43}$在$95\%$置信水平上的界限的限制。为了说明，在早期宇宙中，右手中微子的热产生有两种可能的…
2015-12-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
IceCube neutrinos, decaying dark matter, and the Hubble constant
从普朗克测量的宇宙微波背景各向异性导出的宇宙学参数与直接天文测量的低红移的各种参数存在一定的张力。最近，人们已经证实，如果在重组和现在的时期之间，有一定比例的暗物质是不稳定的，并发生衰变，这种差异就可以得到调和。本文证明，如果超重残骸有中微子B（X \to）\sim 3 \times 10^{-9}的分支，那么这种情况也可以容纳最近发现的地外中微子通量，从而缓解IceCube结果与费米LAT数据之间的紧张关系。该模型具有完全的预测性，可以面对未来的IceCube数据。我们证明，经过10年的观察，IceCube将能够在3σ水平上区分单能信号与X衰变。在升级后的IceCube-Gen 2的几年数据采集中，将收集到足够的统计数据来阐明5σ水平上的暗物质-中微子联系。
2016-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Less structure on $8$ Mpc scales from decaying sterile neutrino dark matter
University of Freiburg（弗赖堡大学）；Charles University in Prague（布拉格查理大学）；Nikhef（荷兰国家核物理与粒子物理研究所）
本文研究了通过衰变轻子中微子暗物质减少8 Mpc尺度结构的模型，探讨了其对物质功率谱和观测数据的符合性。
2025-11-27 hep-ph
Gravitino Cosmology Helped by a Right Handed (S)Neutrino
在本文中，我们讨论有趣的情况下，引力子和最轻的右手（s）中微子之间的相互作用。我们考虑两个引力子质量区，即$m_{3/2}=\mathcal{O}(100){\rm eV}$和$m_{3/2}\simeq100{\rm GeV}$。对于前一种情况，宇宙学历史中大量的熵产生稀释了引力子遗迹丰度，这是不可避免的，因为这与银河系中卫星星系的数量一致。我们将证明右手中微子可以扮演重粒子的角色，后者的晚期衰变提供了这样一种额外的辐射。对于后一种情况，$m_{3/2}\simeq100{\rm GeV}$的引力子可能将$S_{8}$张力分解为衰减的暗物质。我们将展示最轻的右手中微子及其超伴子如何帮助引力子衰变的暗物质拥有足够长的寿命和质量简并，并产生大量衰变产物来解决$S_{8}$张力。
2022-02-08 astro-ph.CO hep-ph
What KM3-230213A events may tell us about the neutrino mass and dark matter
在一般$U(1)$框架下，提出KM3NeT探测到的超高能中微子源于440 PeV衰变右手中微子暗物质，通过freeze-in机制描绘满足遗迹丰度与引力波探测的参数空间，提供可检验的新物理场景。
2025-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitino dark matter and neutrino masses with bilinear R-parity violation
双线性R宇称破缺为中微子质量和混合提供了一个有吸引力的起源。在这些方案中，引力子是一种可行的衰变暗物质粒子，其R宇称破坏衰变导致单色光子，其速率可用于天体物理观测。我们确定的参数区域所允许的伽马射线线搜索，暗物质遗迹丰度和中微子振荡数据，获得一个限制引力子质量$m_{\tilde G} \lsim$ 1-10 GeV对应于一个相对较低的再热温度$T_R \lsim$几个$\times 10^7-10^8$ GeV。中微子质量和混合参数可以在大型强子对撞机等加速器实验中重建。
2012-02-01 hep-ph
Relic neutrino decay solution to the excess radio background
本研究提出准简并遗迹中微子辐射衰变为惰性中微子的机制，可解释ARCADE 2探测到的射电背景 excess，给出拟合参数与约束，还预测了21厘米吸收信号并与EDGES结果对比。
2024-02-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Homeopathic Dark Matter, or how diluted heavy substances produce high energy cosmic rays
我们指出，目前和计划中的望远镜有可能探测质量为O（100）TeV及以上的湮灭暗物质（DM）。作为这种搜索的目标，我们提出了模型，DM湮灭成较轻的介质，本身衰减成标准模型（SM）粒子。这些模型允许可靠地计算SM终态的能谱，并自然地避开DM质量上的么正性约束。事实上，长寿的介质可能会导致宇宙演化的早期物质主导阶段，并且在衰变时，稀释了先前存在的遗迹的密度，从而允许非常大的DM质量。我们详细计算该稀释度，并以即用形式提供结果。具体考虑暗U（1）DM模型，我们研究了稀释和各种高能望远镜观测γ射线、中微子和带电宇宙射线的信号。这项研究丰富了这些实验的物理案例，并打开了一个新的观测窗口，对新的物理部门。
2019-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Direct Detection of the Cosmic Neutrino Background Including Light Sterile Neutrinos
目前的宇宙学数据给出了一个有趣的线索，即亚电子伏特的惰性中微子的存在，它应该是宇宙中微子背景的一部分（C $ν$ B）。我们指出，这种轻的不育中微子可能会留下一个明显的印记，在电子能谱的捕获残余电子中微子的放射性β衰变核。我们研究了相对于活性中微子的无菌中微子的可能信号，其特征在于它们的质量和敏感的数量密度，在反应$ν^{}_e + ~^3{\rm H} \to ~^3{\rm He} + e^-$对相应的氚β衰变。我们强调，这种直接实验室检测C $ν$ B及其无菌成分的方法在长期内可能并非没有希望。
2010-07-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
On the capture rates of big bang neutrinos by nuclei within the Dirac and Majorana hypotheses
非相对论性中微子在β衰变核上的俘获率取决于它们的质量是狄拉克还是马约拉纳。众所周知，对于大爆炸的残余中微子，在最小的假设下，马约拉纳的情况下，速率要大两倍。我们表明，这种差异也取决于最轻的中微子质量的值和质量等级的类型。如果最轻的中微子的质量低于meV，那么它在今天仍然是相对论性的，它在狄拉克质量下的俘获率就等于马约拉纳质量下的俘获率。因此，对于正常中微子质量等级的情况，其中总捕获率由最轻的中微子的贡献主导，如果这一个低于meV，那么狄拉克和马约拉纳场景之间的区别只能依赖于两个较重的中微子的检测，这是非常具有挑战性的。
2018-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Probing sub-eV Dark Matter decays with PTOLEMY
当暗物质的质量低于eV尺度时，它的宇宙学占据数超过了来自宇宙微波背景的光子以及残余中微子的宇宙学占据数。如果这样的暗物质衰变为中微子对，这意味着试图探测宇宙中微子背景的实验也可能对这种额外形式的“暗辐射”敏感。在这里，我们研究的前景，检测考虑到各种选项的预测性能的未来PAPOMY实验。从一个详细的轮廓似然分析，我们发现，暗物质衰变的寿命大$10^4$陀螺仪或一个子%的暗物质分数衰减今天可以发现。从银河系和宇宙学中微子暗辐射通量引入的独特的光谱事件形状有助于前景。在这个过程中，我们还澄清了保利阻塞的重要性，在暗物质衰变。在这项工作中提出的方案可以被认为是早期的物理目标，在这些仪器的发展与放松的要求，性能和能量分辨率。
2020-12-17 astro-ph.CO hep-ph
A common framework for fermion mass hierarchy, leptogenesis and dark matter
本文提出一个标准模型扩展框架，通过引入额外标量和费米子，统一解释费米子质量等级、暗物质丰度与物质-反物质不对称性，并实现低至10 TeV能标的轻子生成。
2024-09-02 hep-ph
