Supernova Constraints on MeV Dark Sectors from e+ e- Annihilations
关于暗力和暗扇区的理论对暗物质模型很有意义。在本文中,我们发现的参数空间中的区域,是由超新星冷却的约束条件时,模型包括暗扇区粒子的质量约100 MeV或更少。我们只包括与电子和正电子的相互作用。该约束对于小混合参数是重要的。
2013-10-14 astro-ph.SR hep-ph
A Thermal Neutrino Portal to Sub-MeV Dark Matter
在核合成和复合时,比MeV轻的热遗迹对宇宙的能量密度有贡献。对额外辐射自由度的约束通常甚至排除了这种最简单的暗扇区。我们探讨了亚MeV暗区在中微子-光子退耦后与标准模型达到平衡的可能性,这大大削弱了这些约束,并在中微子质量产生的背景下通过轻子数的自发破缺自然产生。获得足够的暗物质丰度,通过引力、物质辐射等同性和中微子质量标度$(m_\text{Pl} / T^\text{MRE})^{1/4} \, m_ν\sim \text{MeV}$的重合,独立地激发了这些模型中的MeV标度。这类设想将通过未来对宇宙微波背景和宇宙物质结构的测量进行决定性的检验。虽然暗区主要与标准模型中微子相互作用,但原则上与核子的大耦合是可能的,从而导致在拟议的低阈值直接检测实验中可观察到的信号。
2018-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Dark Matter Below an MeV
我们考虑一类热暗物质比兆电子伏轻的模型。如果暗物质与标准模型在中微子-光子退耦温度以下热化,平衡和冻结会冷却和加热标准模型的浴槽,减轻中微子物质有效数量测量的限制。我们证明了这种机制在一个模型组成的费米暗物质耦合到一个轻标量介体。热暗物质可以轻到几keV,同时与现有的宇宙学和天体物理学观测保持兼容。这一框架激发了直接寻找亚MeV热暗物质和光力载体的新实验。
2018-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Lines and Boxes: Unmasking Dynamical Dark Matter through Correlations in the MeV Gamma-Ray Spectrum
在间接探测实验中识别暗物质的特征通常对于涉及非最小暗扇区(如动态暗物质(DDM))的场景比涉及单个暗粒子的场景更具挑战性。这个额外的困难是因为总的暗物质丰度在不同质量的不同组成粒子的集合中的分配往往会“涂抹”光子和其他宇宙射线粒子的注入光谱,这些粒子是通过暗物质湮灭或衰变产生的。因此,暗区在这些宇宙射线通量谱上的印记通常采取连续特征的形式,而不是尖锐的峰或线。然而,在本文中,我们确定了一个明确的签名,非最小的黑暗部门,如DDM,可以克服这些问题,并有可能被观察到在兆电子伏范围内的伽马射线望远镜。我们讨论了这种签名可能出现的具体情况,并证明了这种签名可以被利用,以显着提高我们的能力,以解决独特的光谱特征的DDM和其他非最小的黑暗部门在未来的伽马射线设施。
2017-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Dark, Cold, and Noisy: Constraining Secluded Hidden Sectors with Gravitational Waves
我们探索引力波信号所产生的一阶相变发生在一个隐蔽的隐藏部门,允许的可能性,隐藏部门可能有一个不同的温度比标准模型部门。我们目前的灵敏度,这种情况下,目前和未来的引力波探测器在一个独立的模式。由于隐蔽的隐藏部门是特别感兴趣的暗物质模型在兆电子伏或以下,我们特别注意脉冲星定时阵列的范围。宇宙学对光自由度的限制限制了隐藏扇区中亚MeV粒子的数量,以及隐藏扇区的温度。然而,我们发现,可观察到的一阶相变可以发生。为了说明我们的结果,我们考虑两个最小的基准模型:一个模型与两个规范单重标量和一个模型与自发破缺的$U(1)$规范对称性的隐藏部门。
2019-07-05 astro-ph.CO hep-ph
MeV-scale reheating temperature and thermalization of oscillating neutrinos by radiative and hadronic decays of massive particles
从理论的角度来看,有一个强烈的动机,考虑一个兆电子伏尺度的再加热温度所引起的长寿命的大质量粒子与质量周围的弱尺度,衰减只通过引力相互作用。在这项研究中,我们调查的再加热温度的下限大爆炸核合成假设辐射和强子衰变的大质量粒子。首次在中微子热化计算中考虑了中微子自相互作用和振荡的影响。通过要求轻元素丰度的理论值和观测值之间的一致性,我们发现,在100%辐射衰变的情况下,再加热温度应该保守地为$T_{\rm RH} \gtrsim 1.8$ MeV,而在100%强子衰变的情况下,粒子质量在10 GeV至100 TeV范围内,再加热温度应该保守地为$T_{\rm RH} \gtrsim$ 4-5 MeV。
2019-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Implications of recent $\left(g-2\right)_μ$ measurements for MeV-GeV dark sector searches
Institut für Kernphysik and PRISMA+ Cluster of Excellence, Johannes Gutenberg Universität(核物理研究所与PRISMA+卓越集群,约翰内斯·古腾堡大学)
基于μ子磁矩偏差消失的新结果,本文在MeV-GeV暗区质量范围内对标量、赝标量、矢量和轴矢量介导子进行分析,发现新约束在多个情形下显著强于以往对撞机实验限制。
2025-11-06 hep-ph
First results from a hidden photon dark matter search in the meV sector using a plane-parabolic mirror system
我们报告的第一个结果,从一个新的碟形天线搜索隐藏的光子暗物质(HPDM)在兆电子伏的质量区域。设计了一个由平面镜和抛物柱面镜组成的双镜系统,用于将HPDM转换成聚焦在接收器上的光子。在这个第1阶段的实验中,我们获得了上限的光子HP动力学混合$χ\lesssim 10^{-8}$的质量范围内的$0.67-0.92\,{\rm meV}$使用传统的毫米波技术与室温接收器和一个小尺寸的镜子系统。
2018-11-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Thermal Dark Matter From A Highly Decoupled Sector
最近的研究表明,如果暗物质与一个与标准模型高度解耦的扇区处于热平衡状态,那么即使暗物质重至1-100 PeV,它也可以以可接受的残余丰度冻结出来。在这种情况下,暗区和可见区都是在膨胀后填充的,但具有独立的温度。暗区中最轻的粒子通常寿命很长,并且可以支配宇宙的能量密度。在衰变时,这些粒子可以显著地重新加热可见部分,稀释暗物质的丰度,从而允许比传统WIMP重得多的暗物质粒子。在本文中,我们提出了一个系统的和教学的治疗宇宙学的历史,在这一类的模型,强调最简单的情况下,一个暗物质候选人湮灭成隐藏的部门粒子,然后通过矢量,希格斯,或轻子门户网站衰减成可见物质。在每一种情况下,我们发现足够的参数空间,非常重的暗物质粒子可以提供一个可接受的热遗迹丰度。我们还讨论了具有这些动态的模型可能的扩展。
2016-12-01 astro-ph.CO hep-ph
Higgs sector extension of the neutrino minimal standard model with thermal freeze-in production mechanism
中微子最小标准模型(νMSM)是标准模型的最小扩展。在这个模型中,Dodelson-Widrow机制(DW)产生keV的无菌中微子暗物质(DM),而GeV的简并重Majorana中微子导致轻子生成.然而,DW机制已被Lyman-α边界和X射线约束排除。另一种方案,逃避这些限制已被提出,其中无菌中微子DM产生的热冻结机制,通过一个单线标量。在本文中,我们考虑了一个希格斯扇区扩展的νMSM,以改善暗物质部门和leptogenesis的情况下,专注于热冻结的生产机制。讨论了keV-MeV的单重标量无菌中微子DM产生的各种热冻结方案,重新研究了参数区域的Lyman-α边界和X射线约束.此外,我们提出了在扩展的νMSM的热冻结在leptogenesis场景。为了用热冻结产生机制产生观测到的DM残子密度和重子数密度,单重态标量需要达到TeV量级。
2016-07-07 astro-ph.CO hep-ph
MeVPrtl: An Event Generator for Dark Sector Particles in the Short-Baseline Neutrino Program
MeVPrtl是一个用于短基线中微子计划的模块化事件生成器,用于模拟超标准模型粒子的产生、传播和衰变,支持Higgs通廊、重中性轻子和重QCD轴子等模型的实现与验证。
2026-05-11 hep-ex hep-ph
PeV-Scale Dark Matter as a Thermal Relic of a Decoupled Sector
在这封信中,我们考虑了一类场景,其中暗物质是一个沉重的隐藏部门的一部分,是热解耦的标准模型在早期宇宙。暗物质通过湮灭到更轻的亚稳态而冻结,其随后的丰度可以自然地支配宇宙的能量密度。当这种状态衰变时,它会重新加热可见部分并稀释所有残余丰度,从而使暗物质比弱尺度重几个数量级。为了具体起见,我们考虑一个简单的实现与狄拉克费米子暗物质候选人耦合到一个大质量的规范玻色子,通过其动力学混合超荷衰变到标准模型。我们确定可行的参数空间中的暗物质可以作为重~1-100 PeV,而不会在早期宇宙过度生产。
2016-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Dark Matter from a Confining Sector
本文研究了一类暗物质模型,其中的暗物质是一个束缚规范群的类重子复合粒子,同时也是一个伴随着增强的手征对称性群破缺的伪Nambu-Goldstone玻色子.这种近似对称性使得暗物质质量与新规范群的限制标度无关,从而使暗物质质量在远低于幺正束缚的情况下得到正确的热残余丰度,避免了热产生复合暗物质的典型结论。我们探索了基于SU(2)规范群的最小示例模型中可用的参数空间,并讨论了实验检测的前景。
2013-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Making the Universe at 20 MeV
我们提出了一个既不违反重子数也不违反轻子数的低尺度重子生成和暗物质产生的可检验机制。带电的$D$介子在几十兆电子伏的温度下产生。$D$介子很快经历CP破坏衰变为带电π介子,然后衰变为暗扇区轻子,而不破坏轻子数。为了将轻子的不对称性转移到重子的不对称性,暗轻子会分散到另外的暗扇形态上,这些暗扇形态的电荷都在轻子和重子数之下。有趣的是,这种转移过程中没有电弱sphaleron,这是不再活跃在如此低的尺度。我们提出了两个示例模型,可以实现这种转移,同时保持与当前限制一致。在带电$D$介子衰变中所需的CP破坏量,虽然目前是允许的,但将由对撞机探测。此外,PIENU和PSI实验已经限制了带电π介子到暗扇区轻子的相关衰变,并将在即将进行的实验中进一步探索。
2021-02-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
MeV Dark Matter with MeV Dark Photons in Abelian Kinetic Mixing Theories
我们认为一个简单的黑暗部门组成的一个单一的,轻,费米子暗物质粒子物种的质量在兆电子伏范围内的暗光子门户的宇宙学和现象学。本文通过U(1)$_{\text{e.m.}}$,U(1)$_{\text{Y}}$和T[SU(2)$_{\text{L}}$ ]讨论了新阿贝尔规范群U(1)$_{\text{dark}}$与可见扇形的三种可能的动力学混合结构.我们假设暗光子是大质量的,大约在MeV的尺度上,因此接近暗物质候选者的质量尺度。我们计算暗物质遗迹密度通过冻结和冻结,娱乐的额外的可能性(i)一个后期的暴胀时期,可以稀释的暗物质产量的重候选人,和(ii)额外的生产模式,与丰富的热生产的模型。我们探索的参数空间兼容的各种实验和天体物理学的界限,并讨论发现新的CMB探头和兆电子伏的伽玛射线望远镜的前景。
2022-11-24 hep-ph
On the LHC sensitivity for non-thermalised hidden sectors
在相当一般的假设下,我们证明了在早期宇宙中从未达到热平衡的隐藏扇区也是大型强子对撞机无法到达的。换句话说,任何能在大型强子对撞机上产生的粒子,要么在某个时刻与标准模型处于热平衡,要么是通过另一个处于热平衡的隐藏扇形粒子的衰变产生的。为了得出这一结论,我们参数化的横截面连接的标准模型的隐藏部门在一个非常一般的方式,并使用线性规划的方法来计算的最大可能数量的大型强子对撞机事件兼容的非热化的要求。我们发现,即使是HL-LHC也不可能产生超过几个能量超过10 GeV的事件,这些事件涉及来自非热化隐藏部门的状态。
2018-01-23 hep-ph
Hot vs cold hidden sectors and their effects on thermal relics
本文探讨了可见与隐藏扇区的同步热演化,发现隐藏扇区在重加热温度下的冷热状态会显著改变热遗迹密度和$ΔN_{\ m eff}$,并指出分别使用熵守恒的近似在极弱耦合下也无效。
2024-06-03 hep-ph
Chilly Dark Sectors and Asymmetric Reheating
在一大类理论中,暗物质的残余丰度是由热化暗扇区内部的相互作用决定的,标准模型(SM)没有直接参与。我们指出,这些理论提出了一个直接的宇宙学问题:暗区最初是如何在早期宇宙中的人口?部分原因是由于难以容纳大量的熵进行暗辐射与宇宙微波背景测量的有效数量的相对论性物种在重组,$N_{\mathrm{eff}}$,我们的目标是建立哪些可接受的宇宙学历史可以填充一个热黑暗的部门,永远不会达到热平衡与SM。这种暗区的最小宇宙学起源是不对称再加热,在早期宇宙中填充SM的相同机制也在较低温度下填充暗区。在这里,我们证明了由此产生的不可避免的暴胀介导的散射之间的黑暗部门和SM可以洗出一个可能的温度不对称性,并建立参数空间的区域,温度不对称性可以产生在最小的再加热方案。因此,获得给定尺寸的温度不对称性要么限制了可能的暴胀子质量和耦合,要么需要一个或两个扇区的非最小宇宙学。作为一个附带的好处,我们开发的技术,用于评估碰撞条款的相对论玻尔兹曼方程时,必须保留玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克相空间分布的充分依赖,并提出了几个新的结果相对论热平均在附录中。
2016-06-01 astro-ph.CO hep-ph
CMB signature of non-thermal Dark Matter produced from self-interacting dark sector
本文提出在I型跷跷板模型中引入狄拉克费米子χ和复标量φ,通过长寿命φ在BBN至CMB期间的非热衰变产生暗物质并贡献额外中微子自由度,从而利用CMB实验中ΔNeff的精确测量间接探测该非热暗物质场景。
2023-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Ruling out the light WIMP explanation of the galactic 511 keV line
在过去的几十年里,从银河系中心观测到了一条异常的511 keV伽马射线线。暗物质(DM)以轻的弱相互作用大质量粒子(WIMPs)的形式湮灭成电子-正电子对,一直是观测到的辐射的主要假设之一。考虑到所需的小截面,需要进一步耦合到较轻的颗粒以产生正确的残留物密度。在这里,我们从普朗克卫星上的轻WIMP,在早期宇宙中的中微子或电子部门处于平衡的约束。对于中微子部门,我们得到的WIMP质量的下限为4兆电子伏的一个真正的标量和10兆电子伏的狄拉克费米子DM粒子,在95%CL。对于电子部门,我们发现更强的界限7和11兆电子伏,分别。使用这些结果,我们表明,在没有额外的成分,如暗辐射,光热产生的WIMP解释的511千电子伏过剩是强烈不赞成的最新宇宙学数据。这表明一个未知的天体物理或更奇异的DM信号源。
2016-11-30 astro-ph.CO hep-ph
BBN constraints on the annihilation of MeV-scale dark matter
兆电子伏尺度的热暗物质面临着各种宇宙学探测器的严格限制。在这里,我们执行一个详细的评估BBN边界上的湮灭截面的暗物质与质量$1\,\text{MeV} \lesssim m_χ\lesssim 1\,\text{GeV}$。对于$p波抑制湮灭,约束BBN原来是显着强于CMB观测,并与其他间接搜索的最强界限的竞争。此外,我们更新的下限从BBN的热暗物质的质量使用改进的测定原始丰度。虽然与CMB的相应约束具有相似的强度,但它对粒子物理模型的变化具有更强的鲁棒性。
2019-05-09 astro-ph.CO hep-ph
A New Origin of the Big Bang from Dark-Sector-Induced Vacuum Decay and Its Gravitational-Wave Signal
Tsinghua University(清华大学)
提出暗扇区能量转移导致标准模型真空衰变的新机制,解释热大爆炸起源,并预言可观测的引力波背景信号。
2026-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Precise dark matter relic abundance in decoupled sectors
暗物质(DM)作为原始等离子体的热遗迹越来越受到直接和间接搜索的压力,而在解耦扇区中的相同产生机制则受到较少的限制。我们扩展的冻结过程的标准治疗,这样的情况下,并进行精确计算所需的湮灭截面,以匹配所观察到的DM丰度。我们表明,这个“热截面”的典型值的差异一般是相当大的,可以达到数量级。我们的研究结果直接影响DM搜索在隐藏部门的情况下的解释。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Impact of non-thermal phase-space distributions on dark matter abundance in secluded sectors
本文研究了隐蔽扇区中非热相空间分布对暗物质丰度的影响,通过数值追踪相空间分布发现,尽管冻结过程中丰度显著偏离标准结果,但延长湮灭期后仅剩轻微过剩。
2024-09-20 hep-ph
Reviving MeV-GeV Indirect Detection with Inelastic Dark Matter
本文提出非弹性暗物质模型,利用银河系中暗物质高动能触发上散射再生激发态,在 MeV 能段产生可探测伽马射线,从而复兴亚 GeV 热遗迹暗物质的间接探测前景。
2023-10-31 astro-ph.CO hep-ph
Thermal conductivity of color-flavor locked quark matter
计算了色味锁夸克物质的热导率。当温度低于夸克能谱中能隙所设定的尺度时,输运性质由集体模决定。在这项工作中,我们专注于从最轻的模式,超流声子和大量的中性K介子的贡献。计算是在动力学理论的框架内进行的,使用线性化玻尔兹曼方程的变分解。我们发现声子热导率为κ^P =1.04 10^{26} mu_{500} ^8 Δ_{50}^{-6} erg/(cm s K),其中μ_{500}为化学势,单位为500 MeV,Δ_{50}为能隙,单位为50 MeV. K介子的贡献为κ^K = 2.81 10^{21} f_{π,100} ^4 T_{MeV} ^{1/2} m_{10} ^{-5/2} erg/(cm s K),其中f_{π,100}是以100 MeV为单位的π衰变常数,T_{MeV}是以1 MeV为单位的温度,m_{10}是以10 MeV为单位的K介子质量。这些值比以前的估计值要小,但仍然比(声子的情况下)或类似于(K介子的情况下)核物质的相应值大得多。从声子热导率,我们估计,紧凑型恒星的CFL夸克物质核心成为等温的时间尺度上的几秒钟。
2009-12-04 hep-ph
Limits on MeV Dark Matter from the Effective Number of Neutrinos
热暗物质与电子和光子的耦合比与中微子的耦合更强,如果在中微子与热背景退耦后,热暗物质变得非相对论,那么相对于中微子背景,热暗物质将加热电子-光子等离子体。这导致N_eff降低到标准模型值以下,这是当前CMB观测强烈不赞成的结果。取N_eff和中微子退耦温度的保守下界,我们导出了暗物质粒子质量的一个界,其值取决于粒子的自旋和统计特性,m_x> 3-9 MeV。对于p-波湮灭,我们对暗物质粒子质量的限制强于由复合时期附近的湮灭产生的CMB波动谱的扭曲所产生的限制。
2012-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Phantom fluid cosmology: Impact of a phantom hidden sector on cosmological observables
本研究在量子层面探讨幻影标量理论,更新鬼粒子截断尺度约束至Λ≲19 MeV,提出真空衰变产生的幻影加暗物质流体可作为新暗能量来源,发现该模型略优于标准宇宙学模型,能适度缓解哈勃和S₈张力。
2023-11-05 astro-ph.CO hep-ph
The Sound of Dark Sectors in Pulsar Timing Arrays
Chungbuk National University(忠北国立大学);University of California, Riverside(加州大学河滨分校);Los Alamos National Laboratory (LANL)(洛斯阿拉莫斯国家实验室);University of Notre Dame(圣母大学)
研究通过微观层面的暗部门落模型解释脉冲星定时阵列观测到的随机引力波信号,并探讨了可能包含MeV质量暗物质的暗部门落宇宙学。
2024-12-20 astro-ph.CO hep-ph
Sensitivity of the chiral phase transition of QCD to the scalar meson sector
Gribov的轻夸克禁闭理论暗示了两种标量束缚态的存在。在SU_L(3)xSU_R(3)线性西格玛模型的基础上,补充了所谓的超束缚标量的质量不随π介子和K介子质量的变化而变化的假设,在(m_pi-m_K)平面上绘制了三味QCD的相图.在15 MeV <m_crit <25 MeV的区间内发现了沿m_pi = m_K线的相边界,而不管哪种f_0-sigma线性组合与纯超束缚态一致。
2005-09-14 hep-ph
Upper Bound on Thermal Gravitational Wave Backgrounds from Hidden Sectors
研究隐藏粒子对早期宇宙热引力波背景的贡献,发现其与标准模型粒子的贡献均受通用上限限制,难以被干涉仪探测,并指出先前研究高估了非热平衡粒子衰变的贡献。
2024-08-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
WIMPless Dark Matter from an AMSB Hidden Sector with No New Mass Parameters
我们提出了一个模型,其中暗物质处于反常介导的超对称性破缺的U(1)xU(1)规范对称性的隐藏扇区中。模型的对称性稳定了暗物质,并禁止引入新的质量参数。因此,热遗迹密度完全由引力子质量和无量纲耦合决定。假设非分层耦合,热遗迹密度约为0.1,与暗物质的质量和相互作用强度无关,实现了无WIMP的奇迹。这个模型有几个显著的特点。对于粒子物理学来说,暗物质的稳定性与可见光区的R宇称破坏完全一致,这意味着超伴体对撞机的签名;此外,热遗迹的质量可能是~ 10 GeV或更轻,这是最近直接探测结果的兴趣。有趣的天体物理特征是暗物质通过长程力的自相互作用,以及无质量的隐藏光子和费米子,它们对BBN和CMB的相对论自由度的数量有贡献。后者特别有趣,考虑到目前额外自由度的迹象和普朗克天文台不久的将来的结果。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Towards a full description of MeV dark matter decoupling: a self-consistent determination of relic abundance and $N_{\rm eff}$
MeV质量尺度的热暗物质在中微子退耦和电子湮灭的高度非平凡时期有其丰度。解决多个相互作用的相对论和非相对论扇区的玻尔兹曼方程所附带的技术障碍迄今为止已经阻止了对这个问题的全面处理。在这里,第一次,我们计算冻结出轻暗物质,考虑到能量转移之间的黑暗部门,中微子,和电磁相互作用的等离子体湮灭和弹性散射过程一样。我们开发了一种数值上可行的处理方法,可以跟踪冻结过程中的光子和中微子温度,并对暗物质湮灭通道的任意分支比进行精确的$N_{\rm eff}$预测。此外,我们的治疗解决了第一次的暗物质温度演变跨越冻结涉及三个部门。它进入速度依赖的湮灭通道的效率和一个味盲$p$波湮灭到电子和中微子对的所有世代,我们发现目前的普朗克数据排除了一个复杂的标量暗物质粒子的质量为$m_ϕ\leq 7$兆电子伏。
2022-09-18 astro-ph.HE hep-ph
Probing sub-GeV dark sectors via high energy proton beams at LBNF/DUNE and MiniBooNE
我们研究了亚GeV暗区的高能量($ \geq100$ GeV)质子固定靶实验,如主注入器和未来的长基线中微子设施(LBNF)的敏感性。我们专注于离轴探测器,因为它们已被证明是理想的位置,以减少中微子的背景。我们认为MiniBooNE作为NuMI设施的离轴探测器和LBNF的假设探测器,距离目标200米,离轴6.5度。我们发现,与现有的数据,MiniBoone可以探索在100 MeV-几个GeV的质量范围内的轻子暗力量的参数空间的新区域。在束流收集模式下运行的专用MiniBooNE将进一步提高甚至更轻质量的范围。因此,MiniBooNE有可能成为质量在1 MeV-10 GeV之间的疏轻子暗力的最灵敏探针之一。
2017-01-19 hep-ph
Radiative Model of Neutrino Mass with Neutrino Interacting MeV Dark Matter
我们考虑中微子与MeV暗物质相互作用产生中微子质量的辐射过程。我们构造了一个现实的重正化模型,其中包含一个标量二重态和一个复单重态以及三个轻单重态Majorana费米子,所有这些费米子都在暗U(1)对称性下变换,该对称性柔和地破缺到Z_2。我们详细研究了标量部门,支持这一特定的情况下,其丰富的现象。
2016-07-14 hep-ph
Successful Supersymmetric Dark Matter with Thermal Over/Under-Abundance from Late Decay of a Visible Sector Scalar
我们提出了一个明确的模型,其中的R-宇称甚至标量$S$与${\cal O}({\rm TeV})$质量的衰变是非热暗物质的起源。根据湮没截面上的费米约束,可以为大的和小的湮没率产生正确的遗迹丰度。这种情况下的优势,非热暗物质从模量衰减。首先,生产R-宇称奇粒子的分支比可以通过$S$耦合到物质场和运动学抑制的组合变得相当小,使我们能够获得所观察到的暗物质遗迹密度的情况下,热生产不足,以及生产过剩。第二,引力子的产生被属于可见扇区的衰变标量所抑制。衰变标量$S$也可以成功地产生宇宙的重子不对称性,并可能为重子-暗物质符合之谜提供解释。
2012-12-31 hep-ph
Sector of the $2^{++}$ mesons: observation of the tensor glueball
水晶桶和L3合作的数据基本上澄清了$2^{++}$扇区在质量高达2400 MeV的区域中的情况,证明了$(n,M^2)$轨迹的线性,其中$n$是质量为$M$的夸克-反夸克态的径向量子数。我们讨论了这些数据,并表明存在一个多余的状态的$(n,M^2)$轨迹:一个广泛的共振$f_2(2000)$。我们特别注意的反应$p\bar p\toππ,ηη,ηη'$在质量区1990- 2400 MeV,连同$f_2(2000)$,四个相对较窄的共振被视为:$f_2(1920)$,$f_2(2020)$,$f_2(2240)$,$f_2(2300)$。我们分析了所有这些共振的分支比,并表明,只有衰减耦合的宽态$f_2(2000)\toπ^0π^0,ηη, ηη'$满足胶球衰变中固有的关系。
2005-06-14 hep-ph
From SIMP miracles to WIMP dead ends: navigating the freeze out of MeV-mass dark matter
本研究探讨了MeV质量热暗物质冻结的两种情景,确定了最小可行质量并研究了强相互作用理论中的丰度调节机制,为暗物质模型提供了互补途径。
2025-03-26 hep-ph
Thermal conductivity of the quark matter for the SU(2) light-flavor sector
我们采用Green-Kubo公式,针对具有有限电流夸克质量$m=5$ MeV的SU(2)轻味扇区,研究了有限夸克化学势$(μ)$和温度$(T)$下夸克物质的热导率($κ$)。作为一个理论框架,我们构建了一个有效的热力学势从$(μ,T)$修改的液体瞬子模型(mLIM)。注意,所有相关的模型参数都被指定为$T$的函数,使用平凡-完整的Caloron解决方案。通过求解mLIM的自洽方程,得到了满足手征相变普适类模式的组分夸克质量$M_0$作为$T$和$μ$的函数.从$κ$的数值计算结果中,我们观察到在低$T$区,即$T\lesssim100$ MeV,在$μ\approx200$ MeV处出现一个峰值.当$T$增加到超过$T\approx100$ MeV时,$κ$的曲线几乎饱和,作为$T$的函数,其数量级为$\sim10^{-1}\,\mathrm{GeV}^2$,并且相对于$μ$平滑地增长。在正常核物质密度$ρ_0=0.17\,\mathrm{fm}^{-3}$下,$κ$在$T\approx10$ MeV处显示其最大$6.22\,\mathrm{GeV}^2$,然后指数下降到$κ\approx0.2\,\mathrm{GeV}^2$。我们还计算了$κ$和熵密度的比值,即$κ/s$作为$(μ,T)$的函数,$(μ,T)$是一个单调递减的函数,对于很宽的$T$范围,然后在非常高的$T$:$…
2015-03-04 hep-lat hep-ph nucl-th
Molecular $Ω_b$ states
基于LHCb合作组最近发现的5个$Ω_c$态,以及最近在寻找量子数为$Ω_c$的介子-重子分子态的方法中成功地再现了其中3个态,我们扩展了这些想法,并对美扇区中的介子-重子相互作用进行了预测,在散射矩阵中寻找与物理态相对应的极点.我们发现了几个$Ω_b$态:$J^P= \frac{1}{2}^-$的两个质量分别为6405~MeV和6465~MeV; $\frac{3}{2}^-$的两个质量分别为6427~MeV和6665~MeV;以及三个在6500 ~ 6820~MeV之间的态,它们与$J^P=\frac{1}{2}^-,\,\frac{3}{2}^-$简并,源于矢量-重子在美扇区的相互作用.
2018-03-22 hep-ph nucl-th
Bose-Einstein condensation and dark radiation production from bosonic warm dark matter
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理学院)
本文研究含玻色-爱因斯坦凝聚组分的玻色型温暗物质的量子统计效应,推导多通道热平均湮灭截面,确定临界凝聚组分,给出满足现今相互作用率条件的暗区参数空间区域。
2026-10-21 hep-ph
Explaining the $W$ boson mass anomaly and dark matter with a $U(1)$ dark sector
CDF协作组最近报道的$W$玻色子质量显示出偏离标准模型预测的偏差,在$7σ$水平上有过量。我们研究两个简单的扩展标准模型与额外的$U(1)$暗部门。一个是$U(1)_x$扩展,其中$U(1)_x$规范场通过规范动力学项与标准模型混合。另一种是标准模型的通用$U(1)_{\mathbf{A} Y+\mathbf{B} q}$扩展。拟合各种实验约束,我们发现只有动力学混合的$U(1)_x$扩展能使$W$玻色子质量增加最多10 MeV.而$U(1)_{\mathbf{A} Y+\mathbf{B} q}$的扩展可以很容易地产生77 MeV的$W$玻色子质量的增强,也提供了一个可行的暗物质候选者,质量范围从几百GeV到TeV,这可能是未来的暗物质直接检测实验检测到的灵敏度提高。
2023-01-11 hep-ph
Exploring Portals to a Hidden Sector Through Fixed Targets
我们讨论了中微子实验的灵敏度在光度前沿通用隐藏部门包含新的(子)GeV中性状态。这些态与标准模型之间的弱相互作用,可以在固定目标质子束设施上通过所有允许的可重整“入口”(在希格斯、矢量和中微子区)进行有效探测,对对撞机具有互补的灵敏度。我们专注于动力学混合矢量门户,并表明,一个新的隐蔽U(1)规范扇区的参数空间的某些区域,具有长寿命的亚GeV质量状态衰变到标准模型轻子已经受到LSND,MiniBooNE和NuMI/MINOS数据集的严重限制。此外,如果入口允许进入稳定的中性粒子,如兆电子伏级的暗物质,通常预测中微子束伴随着“暗物质束”,通过探测器中类似中性电流的相互作用可以观察到。因此,我们表明,LSND电子反冲事件样本目前提供了最严格的直接约束兆电子伏级的暗物质模型。
2009-10-14 hep-ex hep-ph
The Horn and the Thermal Model
在热模型的框架下讨论了最近发现的相对论性重离子碰撞中K+/pi+比值的尖峰。在这个模型中,强子气体经历了从重子主导到介子主导的转变,预计会发生快速变化。跃迁发生在温度T = 140 MeV和重子化学势μ B = 410 MeV对应的入射能量为8.2 GeV。
2005-04-08 hep-ph
The 17 MeV Anomaly in Beryllium Decays and $U(1)$ Portal to Dark Matter
Krasznahorkay \textit{et al}的实验观察到$\rm{^{8}Be}$激发态到其基态的跃迁,并伴随着具有17 MeV不变质量的$e^{+}e^{-}$对的发射。这个6.8 $σ$的异常可以用一个新的轻规范玻色子来拟合。我们认为这个新粒子是一个$U(1)$规范玻色子$Z'$,它是连接暗区和可见区的门户.特别地,我们分别研究了新的$U(1)$规范对称性作为隐群和非隐群。通用的隐藏$U(1)$模型,称为暗$Z$模型,被排除通过施加各种实验约束。另一方面,由于$Z'$和标准模型费米子之间的额外相互作用,允许非隐藏的$Z'$。我们还研究了这种情况下的暗物质直接搜索的含义。我们发现DM核子散射的搜索排除DM质量高于500 MeV的范围。然而,对于MeV级DM的DM电子散射仍然允许由非隐藏的$U(1)$模型的电流约束。通过未来的具有$5e^{-}$阈值电荷的Si和Ge探测器,有可能测试潜在的$U(1)$门户模型。
2018-04-13 hep-ph
Asymmetric Reheating by Primordial Black Holes
我们调查霍金蒸发人口的原始黑洞(PBH)之前,大爆炸核合成(BBN)作为一种机制,以实现不对称再加热的两个部门耦合的重力。当可见扇区被暴胀子或模数再加热时,暗扇区被PBH再加热。与两个扇区的膨胀或模块化再加热相比,有两个优点:$(i)$膨胀或模量介导的算子,其可以随后使暗扇区与可见扇区热化,与不对称再加热过程无关; $(ii)$ PBH的质量和丰度提供暗扇区的热历史的参数控制,特别是两个扇区的温度的比率。非对称再加热与PBH原来有一个特别丰富的暗区现象,我们探索使用一个单一的自相互作用的真实标量场在暗区作为模板。四个热历史,涉及非相对论和相对论暗物质(DM)在化学平衡,其次是存在或不存在的同类相食,进行了探讨。然后,这些历史受到当前宇宙和子弹星系团中观测到的遗迹丰度的限制。PBH主导宇宙的能量密度,并重新加热可见光和暗扇区的情况下,也被详细处理。
2021-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
WIMP-like Dark Matter Without Thermalization At Freeze-Out
University of Wisconsin, Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC), University of Wisconsin, Madison(威斯康星冰立方粒子天体物理中心,威斯康星大学麦迪逊分校);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago(芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所);Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago(芝加哥大学天文与天体物理系);Texas Center for Cosmology and Astroparticle Physics, Weinberg Institute for Theoretical Physics, Department of Physics, The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校物理系温伯格理论物理研究所宇宙线与高能天体物理中心)
该研究探讨了在冻结时无需热化的隐藏扇区模型中,如何通过极小的耦合实现与观测相符的暗物质 relic 密度,从而推翻传统热 relic 情况下的交叉截面假设。
2026-05-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Thermal Relics in Hidden Sectors
暗物质可能是隐藏的,没有标准模型规范相互作用。与此同时,在无WIMP模型中,隐藏的物质质量与隐藏的规范耦合的平方成正比,隐藏的暗物质的热残余密度可能自然地在正确的范围内,保留了WIMP的关键定量优点。我们详细考虑了这种可能性。我们首先确定模型独立的约束隐藏部门从大爆炸核合成和宇宙微波背景。与传统智慧相反,大型隐藏部门很容易容纳。如果再加热后隐藏部分的温度比可观察部分的温度低30%,则允许使用无味道版本的标准模型。或者,如果隐藏扇区包含特征质量标度低于1 MeV的标准模型的一代版本,则甚至允许相同的再加热温度。然后,我们详细分析了一个具体的模型,数值求解玻尔兹曼方程,并从可观察和隐藏的部门的观点来理解结果的隐藏部门冻结。我们发现无WIMP的暗物质确实获得了keV < m_X < TeV范围内的质量的正确的遗迹密度。上限的结果从微扰的要求,和下限假设,可观察到的和隐藏的部门重新加热到相同的温度,并提高到兆电子伏规模,如果隐藏的部门是10倍冷。无WIMP的暗物质因此将WIMP范式推广到可行的热遗迹可能的最大质量范围,并为探索暗物质质量的九个数量级的暗物质信号提供了一个统一的框架。
2008-11-03 astro-ph hep-ph
Kaon and Nucleon States with Hidden Charm
在这个演讲中,我们讨论了由三体相互作用产生的具有隐藏魅力的奇异强子的形成。更具体地说,在奇异性扇区中,我们预测存在一个介子态,$K^*(4307)$,它是从$KD\bar{D}^*$系统的三体相互作用动态产生的,质量约为$4307$ MeV,量子数为$I(J^P) = 1/2\,(1^-)$。在重子部分,我们预言了$N^*$态的存在,它是由$ND\bar{D}^*$系统的三体相互作用产生的,质量约为$4400\sim 4600$ MeV,宽度为$2\sim 20$ MeV,宇称为正。
2021-12-29 hep-ph nucl-th
Visible sector inflation and the right thermal history in light of Planck data
暴胀会对宇宙中的大尺度结构产生扰动,但它也会稀释一切。因此,暴胀的结束必须解释如何激发标准模型{ \it dof}和暗物质。在本文中,我们将简要地讨论可见扇形暴胀子候选者的作用,这是嵌入在最小超对称标准模型(MSSM),并讨论他们的优点,以及他们如何匹配当前的数据从普朗克。由于暴胀子携带标准模型电荷,它们的衰变自然产生所有相关的{ \it dof},没有{ \it暗/隐藏扇区辐射},也没有等曲率波动。我们将首先讨论一个单一的超对称平坦方向暴胀模型,并演示普朗克和大型强子对撞机所允许的参数空间。我们还将考虑由另一个在暴胀后衰减的光场(称为{ \it曲率})产生的扰动。曲率的后期衰减可以产生可观察到的非高斯性。最后,我们将讨论{ \it旁观者}场的作用,它的起源可能不在可见扇区物理中,但它在暴胀期间的纯粹存在仍然可以产生所有对大尺度结构负责的扰动,包括可能的非高斯性,而暴胀子嵌入可见扇区中,它产生所有相关的物质,包括暗物质,但没有暗辐射。
2013-06-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Cosmology of Sub-MeV Dark Matter
鉴于对较重WIMP的严格限制,轻暗物质是一个引人注目的实验目标。然而,对于亚MeV的WIMP来说,宇宙在低于10 MeV的温度下已经被充分理解,没有空间让它成为热遗迹。避免热化本身就是一个强约束,对直接探测具有重大意义。在本文中,我们探讨了亚MeV的暗物质与可行的宇宙学模型的空间。这些模型的参数空间也符合天体物理学和实验室的限制,对电子耦合的限制很大,但对原子核的限制较少。我们发现,实现核截面远高于中微子地板必然预示着一个新的贡献的有效数量的中微子物种,$ΔN_{\rm eff} = 0.09$,将被测试的下一代CMB观测。另一方面,具有暗物质吸收特征的模型即使在未来的观测中也不太受宇宙学的限制。
2018-02-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On heavy-light meson resonances and chiral symmetry
本文用非线性手征SU(3)拉格朗日量研究了量子数J^P=0^+和J^P=1^+的重轻介子共振。在首阶条件下,只要我们坚持归一化散射振幅的近似交叉对称性,就可以得到Goldstone玻色子与重轻赝标和矢量介子的散射的无参数预言.最近宣布的窄开的魅力国家所观察到的BABAR和CLEO合作的再现。我们认为存在形成SU(3)群的反三重态和六重态表示的态。特别是,迄今为止尚未观测到的具有负奇异度(I,S)=(0,-1)的窄同位旋单重态被预测为2361 MeV J^P=0^+和2501 MeV(J^P=1^+)。类似地,在5719 MeV(J^P=0^+)和5622 MeV(J^P=1^+)处发现了开底态。在(I,S)=(1,1)扇区中还获得了5580 MeV(J ^P=0^+)和5650 MeV(J^P=1^+)的窄质量态,宽度约为50 MeV。对于反三重态,我们的结果与基于开底扇区中手征SU(3)对称性的线性实现的预测有很大不同。在5507 MeV和5553 MeV的能量下,我们预测了强束缚的0^+和1^+态,(I,S)=(0,1).
2003-08-13 hep-ph nucl-th
MeV Sterile Neutrino in light of the Cabibbo-Angle Anomaly
针对Cabibbo角异常,提出与电子型中微子混合的MeV惰性中微子可增大|V_{ud}|,影响超允许核β衰变和中子衰变,并在逆跷跷板模型扩展中给出可行方案。
2023-12-19 hep-ex hep-ph nucl-th
Secluded Dark Sector and Muon $(g-2)$ in the Light of Fast Expanding Universe
大爆炸核合成(BBN)之前的信息的缺乏使我们能够假设存在一个新的物种$ϕ$,其能量密度红移为$a^{-(4+n)}$,其中$n>0$和$a$是比例因子。这种非标准的宇宙学设置促进了一个更大的门户耦合$(ε)$之间的黑暗和可见部门,即使这两个部门是不是在热平衡。在这里,我们考虑了标准模型(SM)的$U(1)_{L_μ-L_τ}\otimes U(1)_X$规范扩展,并研究了热解耦暗扇区的宇宙学演化的不同阶段,如泄漏,冻结,再湮灭,以及在快速膨胀的存在下的晚期湮灭。由于$U(1)_X$和$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子之间的树级动力学混合,暗扇区与SM的$μ$和$τ$味轻子耦合。我们表明,在我们的情况下,它是有可能调和暗物质遗迹密度和μ子$(g-2)$异常。特别地,我们证明了对于$2\times 10^{-4} \lesssim ε\lesssim 10^{-3}$,$5.5{\rm MeV} \lesssim m_{Z^\prime} \lesssim 200{\rm MeV}$,$n=4$和$1{\rm TeV} \lesssim m_χ\lesssim 10{\rm TeV}$,暗物质的残余密度约束,μ子$(g-2)$异常的约束以及其他宇宙学和天体物理学的约束都是满足的.
2023-02-24 hep-ph