Massive neutrino self-interactions with a light mediator in cosmology
非标准的自相互作用可以改变宇宙学中微子的演化，主要是通过阻尼自由流，这应该会在宇宙学观测中留下痕迹。虽然总的效应与中微子质量和更大的$N_{\rm eff}$产生的效应相反，但它们不能被后者完全抵消。我们利用宇宙学数据，包括普朗克2018年的宇宙微波背景，BAO测量，本地$H_0$，Ly- $α$和SNIa，以约束大质量中微子与非常轻的标量介质的自相互作用。我们发现，在95% C. L.，仅普朗克2018年数据应为$g_{\rm eff}< 1.94 \times 10^{-7}$，考虑普朗克+ BAO时应为$1.97\times10^{-7}$。对于$H_0$（$H_0$ +SNe+Ly- $α$）数据，该结合松弛至$2.27\times 10^{-7}$（$2.3\times 10^{-7}$）。使用Planck + BAO数据集，$H_0$张力从4.3 $σ$（对于$Λ$ CDM）降低到3.2 $σ$。Akaike信息准则由于Plank或Planck + BAO数据的较大参数空间而惩罚自相互作用模型，但当我们使用局部$H_0$测量时，有利于相互作用模型。当我们包括整个数据池时，$H_0$的值更大一些是首选的，它伴随着更大的$N_{\rm eff}$值和更严格的$Σm_ν$边界。
2022-06-30 astro-ph.CO hep-ph
Characterising dark matter searches at colliders and direct detection experiments: Vector mediators
我们引入了一个最小简化暗物质（MDM）的框架，定量地解释了暗物质（DM）的搜索在大型强子对撞机。我们研究了两个MSDM模型，其中DM是一个狄拉克费米子与矢量和轴矢量介质相互作用。该模型的特点是由四个参数：DM和调解人的群众，调解人耦合DM和夸克。MSDM模型准确地捕捉完整的事件运动学，并依赖于所有的质量和耦合可以系统地研究。在这一框架内对单射流搜索的解释可用于与直接探测实验进行平等的比较。对于矢量介质的理论，LHC单喷流搜索具有更好的灵敏度比直接检测搜索轻DM质量（小于5 GeV）。对于轴向矢量介质，LHC和直接检测搜索通常探测参数空间中的正交方向。我们从大型强子对撞机和多吨氙直接探测实验的最终范围探索了这些搜索的预测极限，并发现搜索的互补性仍然存在。最后，我们提供了一个在MSDM和有效场论（EFT）框架的限制比较，突出的EFT框架的不足之处，特别是在探索单喷和直接检测搜索的互补性。
2015-01-16 hep-ph
Novel TeV-scale seesaw mechanism with Dirac mediators
我们提出了一种新的树级跷跷板机制与TeV尺度的矢量狄拉克介质，产生已知中微子的马约拉纳质量。狄拉克介体的规范量子数分配允许它们属于一个弱三重态和一个非零超荷的五重态。后者导出了新的跷跷板公式m_v ~ v^6/M^5，从而使经验质量m_v ~ 10^{-1} eV可以由M ~ TeV的新态得到.有一个有限的范围内的参数空间与M <几个100 GeV的树级的贡献占主导地位的各自的回路的贡献和所提出的机制是可测试的LHC。我们讨论了LHC中Drell-Yan聚变产生的Dirac型重轻子的特殊特征。
2010-03-26 hep-ph
Self-Interacting Dark Matter With a Neutrinophilic Scalar Mediator
我们研究一个简化模型的费米子暗物质耦合到轻标量介体携带轻子数2的现象。我们发现，调解人可以很轻，仍然符合实验室和宇宙学的界限。该模型满足无量纲耦合常数的自然值的热遗迹条件，并承认介体在$10 - 100 ~\text{MeV}$质量范围内有利于小尺度结构观测。因此，这个模型为自相互作用的暗物质提供了一个很好的候选者。
2020-06-25 hep-ph
Neutrinos with refractive masses and the DESI BAO results
本文研究具有折射质量的遗迹中微子对宇宙结构形成的影响，发现其在结构形成时期表现为超相对论性零质量粒子，从而调和振荡实验质量值与宇宙学巡天对中微子质量总和的严格限制。
2024-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter-neutrino interactions through the lens of their cosmological implications
暗物质和中微子为粒子物理学的标准模型之外的新物理学提供了两个最令人信服的证据，但它们通常被视为两个不同的部门。本文的目的是确定是否有可行的粒子物理框架中，暗物质可以耦合到活跃的中微子。我们使用一个简化的模型的方法来确定所有可能的可重正化的情况下，有这样的耦合，并研究其天体物理和宇宙学的签名。我们发现当暗物质和中微子之间的耦合足够大时，暗物质-中微子相互作用对结构的形成有影响，并导致间接的检测信号。这可以用于排除参数空间的大部分。在大多数情况下，暗物质质量高达几兆电子伏和介质质量高达几个电子伏被排除在外。当暗物质耦合到自旋为1的介质时，或者当暗物质粒子和介质在质量上简并时，如果介质是自旋为0或自旋为1/2的粒子，则排除区域可以进一步扩展。
2017-11-14 hep-ph
Exploring light mediators with low-threshold direct detection experiments
我们探讨了未来低温直接探测实验的潜力，以确定传递暗物质和原子核之间相互作用的介质的性质。由于它们的低阈值和大曝光量，像CRESST-III，SuperCDMS SNOLAB和EDELWEISS-III这样的实验将有很好的能力在MeV范围内为一大类模型重建介质质量。结合来自几个实验的信息进一步改进了参数重建，即使在考虑与背景不确定性和暗物质速度分布相关的附加干扰参数时。这些观测结果可能会提供有趣的可能性，研究暗物质的自我相互作用与直接检测实验。
2017-11-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Phenomenology of fermion dark matter as neutrino mass mediator with gauged B-L
我们分析了一个具有未破缺的B-L规范对称性的模型，其中中微子质量是在一个环上产生的，在整体U（1）对称性自发破缺之后。这些对称性确保了暗物质的稳定性和中微子的Dirac性。在此背景下，我们研究费米暗物质。所需的中微子质量和观测到的遗迹丰度之间的一致性表明，暗物质质量和耦合在直接探测实验的范围内。
2021-05-13 hep-ex hep-ph
Testing New TeV-scale Seesaw Mediators at the LHC
我们建议TeV尺度狄拉克费米子生产马约拉纳质量的已知中微子通过树级跷跷板，不同于标准的I型和III型跷跷板。采用具有非零超荷的弱五重态导出了新的跷跷板公式m_v ~ v^6/M^5，并对M ~ TeV的新态导出了经验质量m_v ~ 10^{-1} eV.对于参数空间的有限范围，其中M <几个100 GeV，所提出的机制是可以在LHC上通过由Drell-Yan聚变产生的狄拉克型重轻子的特征衰变来检验的。
2011-05-27 hep-ex hep-ph
Inception of Self-Interacting Dark Matter with Dark Charge Conjugation Symmetry
基于一个复标量和一个Dirac费米子的最简单自发破缺阿贝尔$U(1)$规范模型，对自相互作用暗物质的稳定性提出了新的认识.关键是暗电荷共轭对称性的施加。它允许两种稳定粒子的可能存在：狄拉克费米子和矢量规范玻色子，后者充当前者自相互作用的光介质。由于这种光介质不衰变，它避免了最近获得的所有此类模型的强宇宙学约束，其中光介质衰变为标准模型粒子。
2017-04-19 astro-ph.CO hep-ph
LHC and Tevatron bounds on the dark matter direct detection cross-section for vector mediators
我们研究了一个新的自旋1介质，连接标准模型的暗物质的相互作用。我们约束其衰变通道使用单喷流和双光子搜索，以及搜索共振在双喷流，双轻子和双玻色子的最终状态，包括那些涉及可能的希格斯粒子。然后，我们解释所得到的限制作为界限的截面的暗物质直接检测，而不需要指定一个特定的模型。对于介质质量之间的300和1000 GeV的这些界限是相当强的假设下，介质可以整合出来。
2012-07-26 hep-ph
Impact of Mass Generation for Simplified Dark Matter Models
在通常研究的简化暗物质模型中，暗场的质量产生机制通常没有被指定。我们表明，暗物质的相互作用类型，因此湮灭过程的遗迹密度和间接检测相关的，是强烈的暗扇区粒子的质量产生机制，并要求规范不变性。我们专注于一类模型中，费米子暗物质耦合到一个自旋1矢量或轴向矢量介质。然而，为了产生暗扇区质量项，在大多数情况下需要引入暗希格斯场，因此自旋0标量介体也将存在。在所有暗扇形场通过耦合到单个暗扇形希格斯场而获得质量的情况下，自旋1介体到暗物质的轴向矢量耦合是强制性的;矢量耦合也可以根据电荷分配而存在。对于所有其他的质量生成选项，只允许自旋为1的介质和暗物质之间的纯矢量耦合。如果不遵守这些耦合限制，可能会得到非物理的结果，例如在高能量下破坏幺正性。这两个中介的情况下，导致重要的现象，不会出现在单一的中介模型。我们调查的双介质暗物质模型，其中包括矢量和标量介质，并探讨其遗迹密度和间接检测现象。
2016-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Looking for the WIMP Next Door
我们全面研究了一类最小隐藏扇区暗物质（DM）模型的实验约束和前景，突出了这些模型的宇宙学历史如何通知实验信号。我们研究简单的“隔离”模型，其中DM冻结成不稳定的暗介质状态，并考虑这个黑暗的部门，其中耦合的暗介质的SM足以保持两个部门在早期的热平衡宇宙历史最小。在动机良好的情况下，暗介质耦合到标准模型（SM）通过重正化的相互作用，热平衡的要求提供了一个最小的，紫外线不敏感，和预测宇宙学隐藏的部门暗物质。我们呼吁DM冻结出一个黑暗的辐射浴在热平衡与SM的WIMP隔壁，并证明，这样的WIMP隔壁的参数空间是明确定义的，有界的，在很大程度上潜在的访问。这个参数空间，以及相应的信号，取决于SM和暗介质之间的主导相互作用，我们建立了希格斯粒子和矢量门户相互作用。特别是，有一个宇宙学下限的门户耦合强度必要热化的两个部门在早期宇宙。我们确定这个热化地板作为平衡温度的函数的第一次。我们表明，直接检测实验目前正在探索这个宇宙学的下限在某些地区的参数空间，而间接检测信号和地面搜索的调解人进一步切入可行的参数空间。我们目前的直接检测和暗介质搜索的兴趣区域，包括动机的参数空间的直接检测亚GeV DM。
2017-12-11 hep-ph
Effective field theory analysis of dark matter-standard model interactions with spin one mediators
我们在有效场论框架下分析了暗物质与自旋为1的标准模型粒子的相互作用。在本文中，我们考虑暗粒子的质量范围从几兆电子伏的质量的$Z$玻色子。我们使用不同的实验的界限：$Z$不可见的衰变宽度，遗迹密度，直接检测实验，和间接的探测极限从伽马射线发射和正电子通量的搜索。我们得到的解决方案对应的运营商与反对称张量介质，满足所有这些要求，在我们的方法。
2020-08-24 hep-ex hep-ph
Probing light mediators at ultra-low threshold energies with coherent elastic neutrino-nucleus scattering
质量为$\lesssim 1$ GeV的轻中性介质是标准模型（SM）扩展的共同特征。目前的天体物理和地面实验已经限制了模型参数空间，世界各地计划进行的实验有望继续提高灵敏度。在本文中，我们研究的前景探测轻中性介质使用地面停止π介子和反应堆源结合超低阈值核和电子反冲探测器。我们表明，相干中微子核和中微子电子散射通道提供互补的灵敏度光介质。与低阈值探测器，我们表明，最严格的边界模型产生的核散射过程中，提高了近一个数量级的介质质量$\gtrsim 0.1$ GeV的太阳中微子的电子散射的前界。
2016-12-19 hep-ph
Impact of ATLAS constraints on effective dark matter-standard model interactions with spin-one mediators
本文基于暗物质与标准模型相互作用的EFT框架，引入自旋一介体并新增ATLAS单喷流约束，发现ATLAS数据对较轻暗物质质量限制最严，并给出了不同维度算符的可行质量范围。
2023-03-17 hep-ph
Measuring Solar neutrino Fluxes in Direct Detection Experiments in the Presence of Light Mediators
本文研究暗物质直接探测实验测量太阳中微子通量的潜力及对轻媒介子的灵敏度，发现改善背景等条件可使⁸B和pp中微子通量灵敏度达±10%（增曝光量至±3%），对低质量轻媒介子约束达O(10⁻⁶)，但媒介子会导致通量拟合偏移增加测量挑战。
2024-11-26 hep-ph
Self-consistent Dark Matter Simplified Models with an s-channel scalar mediator
我们研究简化模型中，费米子DM相互作用的标准模型（SM）费米子通过交换的$s$通道标量介质。这个模型的单介质版本不是规范不变的，相反，我们必须考虑两个标量介质的混合和干扰的模型。最小规范不变的情况涉及到一个新的单重标量与标准模型希格斯玻色子的混合，并且受到严格的约束。我们构建了两个希格斯二重态模型（2HDM）的扩展，这种情况下，单重态与第二希格斯二重态混合。与单偶模型相比，这为标量介质的质量和混合角以及它们与SM费米子的耦合提供了更大的自由度。我们概述了这些模型的约束，并讨论汤川结构，允许增强耦合，但保持潜在的危险味道违反过程的控制。我们研究这些模型的直接检测现象，占标量介质的干扰，和不同的夸克在核中的干扰。确定与直接检测测量一致的参数空间区域。
2017-03-13 hep-ph
Inflation, (P)reheating and Neutrino Anomalies: Production of Sterile Neutrinos with Secret Interactions
一些实验异常现象暗示至少存在一个额外的（非常轻的）无菌中微子。然而，这样一种物质，与活跃的中微子明显混合，是不利于不同的宇宙学观测，如大爆炸核合成（BBN），宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）。最近，研究表明，在不育中微子扇区中通过光玻色子介质存在额外的相互作用，可以通过介质引起的类物质效应抑制活性中微子产生不育中微子，从而使这种情况在宇宙学上可行。这个机制的工作原理假设这个无菌扇区的初始粒子数相对于标准模型（SM）粒子的粒子数是可以忽略不计的，在产生活跃的中微子之前。然而，有公平的机会，这样的玻色子介质可能耦合到暴胀子，并可以在（p）再加热时期大量产生。因此，他们可能会破坏这个假设的初始小密度的不育区。在这篇文章中，我们，从通货膨胀，调查的生产过程中（p）再加热在一个大的领域通货膨胀的情况下，这样一个无菌部门，并确定参数区域，允许一个可行的早期宇宙宇宙学。
2019-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Resonant neutrino self-interactions: Insights from the full shape galaxy power spectrum
Tecnologico de Monterrey（蒙特雷科技大学）
本文通过结合FS和CMB数据，对共振中微子自相互作用的宇宙学约束提出新的研究方法和结果。
2025-12-04 astro-ph.CO hep-ph
Massive neutrino self-interactions and inflation
某些暴胀模型如自然暴胀（NI）和科尔曼-温伯格暴胀（CWI）不受标准$Λ\textrm{CDM}+r$模型（其中$r$是标量与张量之比）中宇宙学数据的支持，因为这些暴胀模型预测了$σ$参数空间中被宇宙学数据排除在2以上的区域（这里$n_s$是标量谱指数）。对于具有拐点的单场暴胀模型也是如此，拐点可以解释所有或大部分以PBH（原始黑洞）形式存在的暗物质。然而，与$Λ\rm CDM$模型相比，包含强自相互作用中微子（重介质）的宇宙学模型更倾向于较低的$n_s$值。因此，考虑这种中微子自相互作用可以打开参数空间，以容纳上述暴胀模型。在这项工作中，我们实现了大量的中微子与重介质的自相互作用，在两种不同的方式：味道普遍（所有三个中微子），和味道特定（只涉及一个中微子物种）。我们在中微子的标量和张量扰动方程中实现了新的相互作用。有趣的是，我们发现，目前的宇宙学数据可以支持上述的暴胀模型在2 $σ$的中微子自相互作用的存在。
2022-10-08 astro-ph.CO hep-ph
Study of WIMP annihilations into a pair of on-shell scalar mediators
在这篇文章中，我们专注于一个新的标量$ϕ$介导的标量/矢量WIMP（弱相互作用的大质量粒子），$ϕ$的质量略低于WIMP的质量。为了解释银河系中心1 - 3 GeV的伽马射线过剩，这里我们考虑的情况下，一个WIMP对主要湮灭成壳层上的$ϕϕ$对与$ϕ$主要衰减到$τ\barτ$。WIMPs的质量在14 - 22 GeV之间，并且WIMPs的湮灭在相空间中被抑制。在这个湮灭方案中，$ϕ$ -标准模型（SM）粒子的耦合几乎是任意小的，并且WIMP-核自旋无关散射可以被现有的暗物质（DM）直接探测所容忍。介绍了一种标量介体-Higgs场混合，它体积小，实用性强。导出了早期宇宙中热平衡对$ϕ$ -SM粒子耦合的下限约束，该约束在直接探测标量DM的中微子本底之上。在未来几年内，在升级后的DM直接探测实验中可能探测到WIMP，而在未来的高亮度$e^+ e^-$对撞机上可能观测到奇异衰变$h \rightarrow ϕϕ$和$ϕ$的产生。
2016-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Electronic Direct Detection of Light Dark Matter with Intermediate-Mass Mediators
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究电子直接探测实验对亚GeV质量暗物质的灵敏度，发现中介子质量范围可跨越三个数量级，通过Si和Ge靶计算背景自由灵敏度及DAMIC-M实验的投影灵敏度。
2026-05-11 hep-ex hep-ph
Discrete Leptonic Flavor Symmetries: UV Mediators and Phenomenology
针对轻子 sector 特殊结构缺乏自上而下指示的问题，本工作自下而上探索 $A_4$、$A_5$、$S_4$ 离散味群，分类 NP 媒介子并给出 SMEFT 匹配关系，通过唯象分析用 cLFV 算符约束媒介子。
2024-11-30 hep-ex hep-ph hep-th
Flavour and Electroweak Precision Constraints on a Simplified Dark Matter Model with a Light Spin-0 Mediator
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
本文研究了轻自旋0中介子暗物质模型的参数空间，结合味变化电荷和中性流过程及电弱精确观测，探讨其对B和K赝标量介子稀有和半轻子衰变的影响，并分析其对B介子不可见衰变数据的解释能力。
2026-06-04 hep-ph
Direct Detection of Dark Matter particles with Long Range Interaction
我们研究了通过光介质交换发生的长程DM-核相互作用的效果。我们考虑主要的直接检测实验：DAMA，CoGeNT，CRESST，CDMS和XENON 100。我们发现，长程力是一个可行的机制，它可以提供各种实验之间的完全一致，特别是在10-30 MeV范围内的介质和轻DM质量约10 GeV的群众。然后推导出光介质质量和散射截面的相关界限。
2012-06-11 hep-ph
On Symmetric and Asymmetric Light Dark Matter
我们研究宇宙学，天体物理学和对撞机的热暗物质（DM）与质量mX在1兆电子伏至10 GeV的范围内的约束。宇宙微波背景（CMB）观测严重限制了光对称DM，如果DM残留物密度足够不对称，则可以避免。CMB的限制条件是，当DM质量mX = 1 MeV（10 GeV），电离效率因子为f ~ 1时，当前的反DM与DM的比率必须小于2*10^{-6}（10^{-1}）。我们确定的最小湮没截面为实现这些不对称的遗物密度约束，这些截面大于通常的热湮没截面。由于对撞机的限制，这种湮灭截面只能通过调用光介质来获得。这些光介质可以引起显着的DM自相互作用，我们从椭圆DM晕形状的约束，推导出一个下界的介质质量。我们发现，晕的形状需要一个介质的质量mphi > 4 * 10^{-2} MeV（40 MeV）的mX = 1 MeV（10 GeV）。我们将所有这些约束映射到直接探测的DM-电子和DM-核子散射截面的参数空间。对于DM-电子散射，一个显着的部分参数空间已经排除了束流转储和超新星冷却约束。
2012-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Impostor Among $ν$s: Dark Radiation Masquerading as Self-Interacting Neutrinos
Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）；Washington University（华盛顿大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
该研究提出一种模型，通过BBN后、CMB前的共振转换，使中微子自相互作用与暗辐射混淆，从而缓解宇宙观测与实验室实验之间的矛盾。
2026-04-02 astro-ph.CO hep-ph
Probing Scalar-Mediator Quark Couplings via CLFV Lepton-Nucleon Scattering
本文通过CLFV深度非弹性散射中的胶子初态子过程，研究如何利用微分截面对动量转移的依赖及峰值位置来区分标量媒介子与夸克的不同耦合场景，并探测媒介子质量与耦合强度。
2025-08-28 hep-ex hep-ph
Unlocking the Inelastic Dark Matter Window with Vector Mediators
本文研究一般矢量媒介子下的非弹性暗物质，分析其遗迹密度及宇宙学、实验限制，发现与重子数、轻子数耦合的新可行参数窗口，并提供可自定义规范电荷的 Python 遗迹密度计算库。
2025-05-13 hep-ph
A Thermal Relic Encyclopedia: Dark Matter Candidates Coupled to Quarks
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出了一本关于与夸克耦合的暗物质候选者热冻结模型的百科全书式参考手册，涵盖了残余密度计算及多方面的约束条件。
2025-12-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
$N_{\rm eff}$ constraints on light mediators coupled to neutrinos: the dilution-resistant effect
本研究探究早期宇宙中由退耦中微子产生的轻粒子引发的抗稀释效应对$N_{\rm eff}$的影响，推导了标量与矢量媒介子和中微子耦合的$N_{\rm eff}$约束，发现该效应可提升$N_{\rm eff}$数值，未来CMB实验可大幅改进相关耦合约束。
2023-10-03 hep-ph
Astrophysical probes of inelastic dark matter with a light mediator
考虑非弹性暗物质模型，其中费米子在U（1）规范对称性破缺下带电，引入微小的Majorana质量项将费米子分裂为两个态，轻态是暗物质的候选态.如果规范玻色子是轻的，它可以在暗晕中调解弹性和非弹性的暗物质自相互作用，导致观测结果。利用基于分波分析的数值方法，我们精确地计算了弹性和非弹性自散射截面。我们假设一个热冻结的情况下，固定的规范耦合常数使用的遗物密度约束。然后，我们专注于六个基准质量的暗物质，涵盖了广泛的范围从$10~{\rm MeV}$到$160~{\rm GeV}$和地图参数区域的弹性散射截面每单位质量内的$1~{\rm cm^2/g} - 5~{\rm cm^2/g}$，有利于解决小尺度的冷暗物质的问题。如果重态可以衰变到轻态和无质量的物质，非弹性上散射过程可以冷却晕并导致核心坍缩。以星系与证据的暗物质密度的核心，我们进一步推导出参数空间上的约束。对于质量低于$10~{\rm GeV}$的暗物质，质量分裂必须足够大，以阻止矮晕中的向上散射，从而避免核心坍缩约束;而对于更高的质量，仍然可以允许向上散射过程。我们的结果表明，天体物理观测可以提供强大的测试暗物质模型与大的弹性和非弹性自相互作用。
2019-11-26 hep-ph
Astrophysical constraints on non-standard coherent neutrino-nucleus scattering
用相干中微子-原子核散射探测器探测超新星、太阳和大气中微子的可能性已经触手可及，这为探索新物理学开辟了新的途径。我们探讨了通过天体物理中微子约束非标准相干中微子-核散射的可能性。的质量和耦合的新介质的灵敏度界限通过检查在即将到来的RES-NOVA和DARWIN设施的反冲率观察到的新的相互作用引起的修改。在最佳背景标记的假设下，从银河系超新星爆发，或一年暴露于太阳和大气中微子的中微子的检测，将放置最严格的边界介质耦合$g \gtrsim 10^{-5}$和介质质量之间的1和100兆电子伏。类似的，但略有改善，潜在的相干性将提供更大的介体质量。特别是，RES-NOVA和DARWIN可能会提供一个数量级更严格的约束比XENON 1 T的中介耦合。非标准的相干中微子-核散射也可能迫使中微子被困在超新星核心中;这一论点允许用$g \gtrsim 10^{-4}$探测参数空间的区域，这是目前被其他相干中微子-核散射设施或其他天体物理和地球约束所排除的。
2021-03-12 astro-ph.HE hep-ph
MeV astronomy with Herwig?
GeV级的暗物质是一个越来越有吸引力的直接探测，间接探测和对撞机搜索的目标。特别是对于MeV到GeV范围内的质量，间接检测预计将成为主要的限制因素。在这个范围内，暗物质湮灭进入强子末态会产生一个充满挑战的轻强子共振动物园。更新Herwig 7，我们提供了一个模型，这些过程和研究的能量谱湮灭通过矢量介质。我们涵盖暗物质质量之间的250兆电子伏和5 GeV，包括误差估计。这为充分研究隐藏的暗物质部门的间接探测信号开辟了新的机会，矢量介质在亚GeV范围内。
2021-02-15 hep-ph
Non-relativistic and potential non-relativistic effective field theories for scalar mediators
重狄拉克费米子和标量场之间的汤川型相互作用是标准模型的各种扩展中的常见成分。尽管如此，标量汤川理论的非相对论性极限还没有被研究在一个严格的和模型无关的方式在充分的一般性。在本文中，我们打算填补这一空白，开始一系列的调查，利用现代有效场论（EFT）技术。特别是，我们的目标是构建合适的非相对论性和潜在的非相对论性的Yukawa相互作用EFT（分别表示为NRY和pNRY）在密切类似于众所周知的和唯象上成功的非相对论性QCD（NRQCD）和潜在的非相对论性QCD（pNRQCD）。我们研究的唯象动机在于通过引入重费米子暗物质粒子来解释现有的宇宙学观测，这些粒子通过交换轻标量介体而相互作用。在非相对论EFTs（NREFTs）的框架内对这种令人信服的情况进行系统研究，构成了我们的方法与现有研究相比的主要新颖性。
2021-06-11 hep-ph
Di-jet/$e^+e^-$+ MET to Probe $Z_2-$Odd Mediators to the Dark Sector
我们探索的情况下，暗物质（DM）耦合到标准模型主要是通过一个标量介体${\cal S}$，这是奇怪的下$Z_2$对称，导致有趣的对撞机签名。事实上，如果没有与介质的线性相互作用，对撞机上最重要的DM产生机制可能会导致与至少两个费米子相关的丢失横向能量（MET）的最终状态，例如双喷射或双电子签名。我们考虑的框架是模型无关的，在某种意义上说，它是唯一的基础上的对称性和制定（扩展）DM有效场论（eDMEFT）的方法。此外，它允许通过抑制$Z_2$断裂效应来解决第一代费米子质量的小。从大型强子对撞机的di-jet +MET分析中，我们发现有效的${\cal S}$ - ${\cal S}$ -DM-DM相互作用的边界相当宽松，除非介质与SM费米子的耦合非常强烈，而未来的$e^+ e^-$对撞机，如CLIC，可以对相应的模型参数提供更严格的约束，因为介质是亲轻子的。最后，我们强调的参数空间，允许产生所观察到的DM密度，包括直接检测实验的约束。
2019-07-02 hep-ex hep-ph
Effective theory for self-interacting dark matter and massive spin-2 mediators
我们考虑了任意自旋自相互作用暗物质的有效理论，通过引入一个质量为2的自旋粒子作为暗物质自散射的介质，超越了文献中的讨论.我们给出了暗物质的有效自相互作用在首阶展开中的动量转移和暗物质速度。在有效汤川相互作用的首级近似下，我们比较了玻恩截面和非微扰截面。结果表明，对于速度依赖的自散射，在满足星系团边界条件的同时，还可以在很宽的暗物质和自旋2粒子质量范围内解决星系中的小尺度问题.
2021-02-12 astro-ph.GA hep-ph hep-th
Asymmetric Mediator in Scotogenic Model
暗生模型是具有Z_2对称性的标准模型（SM），其中加入了Z_2奇右手Majorana中微子和SU（2）_L二重态标量场。我们通过一个在暗物质中起作用的额外的Z_2奇单标量场扩展了原来的暗生模型。在我们的模型中，轻子和Z_2奇偶标量的不对称性是通过CP破坏的右手中微子衰变同时产生的。前者通过sphaleron过程转化为重子不对称性，后者通过SU（2）_L二重态标量的衰变转化为DM密度，称之为“不对称介体”。这样，我们就给出了一个扩展的暗生模型，它预言了重子和暗物质的能量密度在同一数量级，并解释了低能中微子的质量和混合角。
2022-09-17 astro-ph.HE hep-ph
Solar reflection of light dark matter with heavy mediators
亚GeV暗物质粒子的直接探测受到它们低能量沉积物的阻碍。如果运动学允许的最大沉积物低于直接检测实验的能量阈值，则无法检测到这些轻粒子。因此，从星系晕中激发粒子的机制可以将陆地直接暗物质搜索的灵敏度扩展到较低的质量。亚GeV和亚MeV的暗物质粒子分别与太阳等离子体的热核和电子碰撞可以有效地加速。这个过程被称为“太阳反射”。在本文中，我们提出了一个全面的研究太阳反射通过电子和/或核散射的暗物质轨道通过太阳的蒙特卡罗模拟。我们研究的性质的推动暗物质粒子，获得排除限制的基础上探测电子和核反冲的各种实验，并得出未来的探测器的预测。此外，我们发现和量化一个新的，独特的年度调制签名的潜在的太阳反射信号，这严重依赖于各向异性的提升暗物质通量从太阳喷射。同时，我们还发布了相应的研究软件.
2022-03-29 astro-ph.CO hep-ph
Beyond Effective Field Theory for Dark Matter Searches at the LHC
我们研究的有效性的有效场论（EFT）的解释单喷流搜索暗物质在大型强子对撞机矢量和轴向矢量相互作用。我们表明，EFT方法是有效的，当介质的质量m_med大于2.5 TeV。我们发现，目前的限制接触相互作用尺度λ在EFT适用于理论，是微扰的暗物质质量m_DM < 800 GeV。然而，对于这些理论中的所有m_DM值，介质宽度大于质量，因此介质的颗粒状解释是值得怀疑的。此外，只有在170 <m_DM < 520 GeV时才与热遗迹密度一致。对于较轻的介质质量，EFT极限要么低估了真实极限（因为过程被共振增强），要么高估了它（因为缺失的能量分布太软）。我们给出了一些“经验法则”，可以用来估计限制λ（约50%的准确度）的任何暗物质和介质质量的EFT限制的知识。我们还比较了单喷流和暗物质直接探测搜索的相对灵敏度，发现两者都占主导地位的m_DM-m_med平面的不同区域。仅将EFT极限与直接搜索进行比较是误导性的，并且可能导致关于两种搜索方法的相对灵敏度的错误结论。
2013-08-30 hep-ex hep-ph
Enabling Strong Neutrino Self-interaction with an Unparticle Mediator
本文提出用带质量隙的Georgi非粒子作为媒介实现强中微子自相互作用，利用其宽带质量分布和弱共振散射特性分别规避早期宇宙$ΔN_{\ m eff.}$约束与IceCube超高能中微子限制，从而为宇宙学开辟可行参数空间。
2025-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Discrete family symmetry, Higgs mediators and theta_{13}
我们提出了一个新的（超对称）框架，用于从Delta（6n^2）族对称性中获得夸克、带电轻子和中微子质量和混合的良好描述，多重态分配与SO（10）大统一一致。它采用了希格斯介体部门代替通常的Froggatt-Nielsen信使，夸克和轻子信使，并提供了显着的改进，这种类型的现有模型具有未抑制的汤川耦合到第三代和简化的真空对齐机制。中微子的质量差自然比夸克和带电轻子的质量差等级更低。同样，轻子混合角也比夸克扇区中的大得多，并且对于theta_{12}和theta_{23}具有近似的三-二-极大（TB）混合形式。然而，混合角theta_{13}自然比纯TB混合大得多，并且可以与最近实验中发现的值一致。theta_{13}的大小与预测的theta_{23}与双峰混合的偏差相关。该模型具有光族场，可以显着修改相关的超对称现象。
2012-12-04 hep-ph
Searching for Secluded Dark Matter with H.E.S.S., Fermi-LAT, and Planck
短寿命介质常被用来描述暗物质与标准模型粒子的相互作用。当暗物质的质量比介质的质量重时，它可能会自我湮灭成短命的介质，在某些情况下，这可能是主要的湮灭通道。这种情况被称为隐蔽的暗物质。我们使用费米LAT观测矮球状星系，H.E.S.S.来自银河系中心的数据，以及普朗克对宇宙微波背景的测量，以限制隐蔽的暗物质。我们探索这些实验之间的相互作用，我们评估的影响，我们的边界，一个经常被忽视，但非常重要的一点，介质质量。特别是，我们排除了对湮灭截面大于或$σv \sim 4 \times 10^{-27} {\rm cm^3/s}$的$10$~GeV周围的暗物质质量和更大或$σv \sim \times 10^{-25} {\rm cm^3/s}$的TeV周围的暗物质质量的顺序。我们的研究结果取代了以前的限制，使用费米-LAT数据，并构成了第一个限制隐蔽的黑暗部门使用H.E.S.S.望远镜我们还表明，可以拟合TeV伽马射线观测从H.E.S.S.与隐蔽的暗物质湮灭，与介质质量影响最适合的暗物质粒子质量。我们的研究结果表明，在间接检测的背景下，隐蔽的黑暗部门的任何评估显着取决于介质质量的选择。
2017-11-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Light vector mediators facing XENON1T data
最近，XENON 1 T合作发布了在低能电子反冲中寻找新物理的新结果。数据显示，在低能尾区有一个超过本底的过剩，在约$2-3$ keV处特别明显。该探测器的曝光量为$0.65$吨-年，探测效率高，能量分辨率高，对太阳中微子背景也很敏感，其中$pp$中微子的贡献最大。我们研究这种信号是否可以解释在新的中微子与轻子的相互作用介导的光矢量粒子。我们发现，过量是符合这种解释的矢量质量低于$\lesssim 0.1$兆电子伏。由XENON 1 T数据探测的参数空间区域与实验室实验的约束具有竞争力，特别是GEMMA，Borexino和TEXONO。然而，我们指出一个严重的紧张关系与天体物理学的界限和宇宙学的观测。
2020-08-19 hep-ph
Neutrino masses, cosmological bound and four zero Yukawa textures
四个零中微子汤川纹理在一个指定的弱基，结合$μτ$对称性和I型跷跷板，产生一个高度约束和预测计划。两个交替可行的$3\times3$轻中微子马约拉纳质量矩阵$m_{νA}/m_{νB}$结果与反转/正常的质量排序。中微子质量，马约拉纳的性质和预测在一定范围内与实验室和宇宙学的投入，将有其总和宇宙探测。$0νββ$的衰变率，虽然一般低于计划的实验范围，但在某些参数范围内可以接近它。偏离$μτ$对称性，由于RG从高尺度演化和随之而来的CP破坏，Jarlskog不变量的幅度几乎可以达到$6\times 10^{-3}$，进行了探讨。
2011-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Feeble DM-SM Interaction via New Scalar and Vector Mediators in Rotating Neutron Stars
我们研究了大质量旋转中子星中暗物质的存在。为此，我们在前人工作的基础上，引入了一个新的物理矢量介体，以保证NS中费米DM与$β$稳定强子物质之间的弱相互作用. DM费米子的质量，介质和耦合的选择符合子弹集群和从今天的遗迹丰度的自相互作用约束。假设标量介质和矢量介质对残余丰度的贡献相等，我们计算了DM混合NS的状态方程（EoS），发现与仅考虑标量介质的情况相比，目前考虑矢量新物理介质并没有对DM混合NS的EoS和静态NS性质带来任何显著变化[1]。然而，在静态条件下获得的结构特性与PSR J 0348 +0432和PSR J 0740 +6620等大质量天体、引力波（GW 170817）数据以及最近获得的PSR J 0030 +0451和PSR J 0740 +6620的NICER实验结果的各种约束一致。我们还将我们的工作扩展到计算以不同角速度旋转的DM混合NS的旋转性质。在这方面，目前的结果表明，第二个组成部分的GW 190814可能是一个快速旋转的大规模DM混合NS。我们的结果也满足PSR B1937+21和PSR J1748- 2446 ad等星对转动频率的限制。此外，考虑到慢旋转，满足对转动惯量的约束。在归一化的转动惯量方面的普适性关系也适用于我们的DM混合EoS。
2021-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Longer-Lived Mediators from Charged Mesons and Photons at Neutrino Experiments
本研究探究中微子实验中由光子、带电介子等产生的长寿命轻标量媒介粒子，评估多个中微子实验的探测灵敏度，发现其可探索未被探测的参数空间，甚至解释μ子反常磁矩差异。
2024-07-12 hep-ex hep-ph
Enhanced neutrino polarizability
本文提出利用轻（赝）标量媒介子补偿小质量抑制、在低能标生成7维Rayleigh算符以增强中微子极化率，并分析参数约束及基于inverse see-saw majoron的显式模型。
2022-12-09 hep-ex hep-ph
Boxed in from all sides: a global fit to loopy dark matter and neutrino masses
研究通过单圈相互作用与中微子耦合的暗物质模型，媒介子同时产生中微子质量，通过全局拟合约束参数，发现暗物质质量范围及亚GeV质量偏好以解释最重中微子质量。
2025-03-06 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting Dark Matter in Non-Standard Cosmology
针对标准宇宙学下带轻媒介子的自相互作用暗物质（SIDM）遗迹丰度不足的问题，本研究引入早期宇宙非辐射组分构建非标准膨胀历史，提升SIDM遗迹密度至观测值，并结合实验约束给出了通用SIDM模型的可行参数空间。
2023-10-05 hep-ph
Constraining neutrinophilic mediators at FASER$ν$, FLArE and FASER$ν$2
本研究利用FASER$ν$首次观测的高能对撞机中微子，探讨了GeV尺度亲中微子媒介子的限制，发现未来FLArE和FASER$ν$2实验能施加比现有更严格的约束。
2024-12-21 hep-ex hep-ph hep-th
Self-interacting Dark Matter with Scalar Dilepton Mediator
冷暗物质（CDM）候选者具有弱相互作用的大质量粒子，能够成功地解释观测到的宇宙尺度暗物质遗迹密度和宇宙的大尺度结构。然而，在卫星星系尺度上的一些观测似乎与CDM模拟不一致。这被称为CDM的小规模问题。近年来，人们已经证明，自相互作用的暗物质（SIDM）与光介质提供了一个合理的解释小规模的问题。我们采用一个简单的模型与SIDM和索末菲增强的影响。在这个模型中，候选的暗物质是一个轻子标量粒子与轻介质。我们已经发现了几个区域的参数空间与适当的质量和耦合强度产生的遗物密度是一致的，与观察到的CDM遗物密度。此外，该模型满足最近的直接搜索和间接检测的暗物质，以及中微子的有效数量和观测到的宇宙的小尺度结构的约束。此外，该模型与有利的参数可以解决天体物理观测和$N$体模拟之间的差异。
2021-03-03 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting neutrino-assisted self-interacting dark matter
Yantai University（烟台大学）
本文结合介子分辨势、数值散射、热遗迹及观测约束，评估两种标量介子实现中微子辅助暗物质自散射，发现中微子力在两种情形下均无法解释天体物理相关的暗物质自散射。
2026-10-06 hep-ph
