A global analysis of resonance-enhanced light scalar dark matter

被引：12

作者：

Binder, Tobias ^{[1
,2
]}

Chakraborti, Sreemanti ^{[3
]}

Matsumoto, Shigeki ^{[1
]}

Watanabe, Yu ^{[1
]}

机构：

[1] Univ Tokyo, Kavli IPMU WPI, UTIAS, Kashiwa, Chiba 2778583, Japan

[2] Tech Univ Munich, Phys Dept T31, James Franck Str 1, D-85748 Garching, Germany

[3] Univ Grenoble Alpes, LAPTh, USMB, CNRS, F-74940 Annecy, France

来源：

JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS | 2023年 / 2023卷 / 01期

关键词：

Models for Dark Matter; Specific BSM Phenomenology; DENSITY; PROGRAM; STRANGENESS; NUCLEON; DECAYS; MODEL; MASS;

D O I：

10.1007/JHEP01(2023)106

中图分类号：

O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];

学科分类号：

摘要：

We study a minimal model for a light scalar dark matter, requiring a light scalar mediator to address the core-cusp problem and interact with the standard model particles. We analyze the model comprehensively by focusing on the Breit-Wigner resonance for dark matter annihilation and self-scattering channels, considering the thermal relic abundance condition that includes the early kinetic decoupling effect, as well as the present and future constraints from collider, direct, and indirect dark matter detections. We found that the scalar dark matter with the mass of 0.3-2 GeV remains uncharted, which will be efficiently tested by the near future MeV gamma-ray observations.

引用

页数：33

共 106 条

[1] Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters [J].

Aghanim, N. ;

Akrami, Y. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Challinor, A. ;

Chiang, H. C. ;

Chluba, J. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Contreras, D. ;

Crill, B. P. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Di Valentino, E. ;

Diego, J. M. ;

Dore, O. ;

Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Dusini, S. ;

Efstathiou, G. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Fantaye, Y. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

[2] Low-Mass Dark Matter Search with the DarkSide-50 Experiment [J].

Agnes, P. ;

Albuquerque, I. F. M. ;

Alexander, T. ;

Alton, A. K. ;

Araujo, G. R. ;

Asner, D. M. ;

Ave, M. ;

Back, H. O. ;

Baldin, B. ;

Batignani, G. ;

Biery, K. ;

Bocci, V. ;

Bonfini, G. ;

Bonivento, W. ;

Bottino, B. ;

Budano, F. ;

Bussino, S. ;

Cadeddu, M. ;

Cadoni, M. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Canci, N. ;

Candela, A. ;

Caravati, M. ;

Cariello, M. ;

Carlini, M. ;

Carpinelli, M. ;

Catalanotti, S. ;

Cataudella, V. ;

Cavalcante, P. ;

Cavuoti, S. ;

Cereseto, R. ;

Chepurnov, A. ;

Cicalo, C. ;

Cifarelli, L. ;

Cocco, A. G. ;

Covone, G. ;

D'Angelo, D. ;

D'Incecco, M. ;

D'Urso, D. ;

Davini, S. ;

De Candia, A. ;

De Cecco, S. ;

De Deo, M. ;

De Filippis, G. ;

De Rosa, G. ;

De Vincenzi, M. ;

Demontis, P. ;

Derbin, A. V. ;

Devoto, A. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (08)

[3] Projected sensitivity of the SuperCDMS SNOLAB experiment [J].

Agnese, R. ;

Anderson, A. J. ;

Aramaki, T. ;

Arnquist, I. ;

Baker, W. ;

Barker, D. ;

Thakur, R. Basu ;

Bauer, D. A. ;

Borgland, A. ;

Bowles, M. A. ;

Brink, P. L. ;

Bunker, R. ;

Cabrera, B. ;

Caldwell, D. O. ;

Calkins, R. ;

Cartaro, C. ;

Cerdeno, D. G. ;

Chagani, H. ;

Chen, Y. ;

Cooley, J. ;

Cornell, B. ;

Cushman, P. ;

Daal, M. ;

Di Stefano, P. C. F. ;

Doughty, T. ;

Esteban, L. ;

Fallows, S. ;

Figueroa-Feliciano, E. ;

Fritts, M. ;

Gerbier, G. ;

Ghaith, M. ;

Godfrey, G. L. ;

Golwala, S. R. ;

Hall, J. ;

Harris, H. R. ;

Hofer, T. ;

Holmgren, D. ;

Hong, Z. ;

Hoppe, E. ;

Hsu, L. ;

Huber, M. E. ;

Iyer, V. ;

Jardin, D. ;

Jastram, A. ;

Kelsey, M. H. ;

Kennedy, A. ;

Kubik, A. ;

Kurinsky, N. A. ;

Leder, A. ;

Loer, B. .

PHYSICAL REVIEW D, 2017, 95 (08)

[4] Search for KL → π0v(v)over-bar and KL → π0X0 Decays at the J-PARC KOTO Experiment [J].

Ahn, J. K. ;

Beckford, B. ;

Beechert, J. ;

Bryant, K. ;

Campbell, M. ;

Chen, S. H. ;

Comfort, J. ;

Dona, K. ;

Hara, N. ;

Haraguchi, H. ;

Hsiung, Y. B. ;

Hutcheson, M. ;

Inagaki, T. ;

Kamiji, I ;

Kawasaki, N. ;

Kim, E. J. ;

Kim, J. L. ;

Kim, Y. J. ;

Ko, J. W. ;

Komatsubara, T. K. ;

Kotera, K. ;

Kurilin, A. S. ;

Lee, J. W. ;

Lim, G. Y. ;

Lin, C. ;

Lin, Q. ;

Luo, Y. ;

Ma, J. ;

Maeda, Y. ;

Mari, T. ;

Masuda, T. ;

Matsumura, T. ;

Mcfarland, D. ;

McNeal, N. ;

Micallef, J. ;

Miyazaki, K. ;

Murayama, R. ;

Naito, D. ;

Nakagiri, K. ;

Nanjo, H. ;

Nishimiya, H. ;

Nomura, T. ;

Ohsugi, M. ;

Okuno, H. ;

Sasaki, M. ;

Sasao, N. ;

Sato, K. ;

Sato, T. ;

Sato, Y. ;

Schamis, H. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2019, 122 (02)

[5] The strangeness content of the nucleon from effective field theory and phenomenology [J].

Alarcon, J. M. ;

Geng, L. S. ;

Camalich, J. Martin ;

Oller, J. A. .

PHYSICS LETTERS B, 2014, 730 :342-346

[6] Chiral representation of the πN scattering amplitude and the pion-nucleon sigma term [J].

Alarcon, J. M. ;

Camalich, J. Martin ;

Oller, J. A. .

PHYSICAL REVIEW D, 2012, 85 (05)

[7] Search for Coherent Elastic Scattering of Solar 8B Neutrinos in the XENON1T Dark Matter Experiment [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Maouloud, S. Ahmed ;

Alfonsi, M. ;

Althueser, L. ;

Amaro, F. D. ;

Andaloro, S. ;

Antochi, V. C. ;

Angelino, E. ;

Angevaare, J. R. ;

Arneodo, F. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Bellagamba, L. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Cimmino, B. ;

Clark, M. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cuenca, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

Depoian, A. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Di Stefano, R. ;

Diglio, S. ;

Elykov, A. ;

Ferella, A. D. ;

Fulgione, W. ;

Gaemers, P. ;

Gaior, R. ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Grandi, L. ;

Hils, C. ;

Hiraide, K. ;

Hoetzsch, L. ;

Howlett, J. ;

Iacovacci, M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2021, 126 (09)

[8] Search for Light Dark Matter Interactions Enhanced by the Migdal Effect or Bremsstrahlung in XENON1T [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Althueser, L. ;

Amaro, F. D. ;

Antochi, V. C. ;

Angelino, E. ;

Arneodo, F. ;

Barge, D. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Bellagamba, L. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Breur, P. A. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

de Perio, P. ;

Depoian, A. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Diglio, S. ;

Elykov, A. ;

Eurin, G. ;

Fei, J. ;

Ferella, A. D. ;

Fieguth, A. ;

Fulgione, W. ;

Gaemers, P. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Grandi, L. ;

Greene, Z. ;

Hasterok, C. ;

Hils, C. ;

Hogenbirk, E. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2019, 123 (24)

[9] Dark Matter Search Results from a One Ton-Year Exposure of XENON1T [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Althueser, L. ;

Amaro, F. D. ;

Anthony, M. ;

Arneodo, F. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Breur, P. A. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

de Perio, P. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Diglio, S. ;

Elykov, A. ;

Eurin, G. ;

Fei, J. ;

Ferella, A. D. ;

Fieguth, A. ;

Fulgione, W. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Geis, C. ;

Grandi, L. ;

Greene, Z. ;

Qiu, H. ;

Hasterok, C. ;

Hogenbirk, E. ;

Howlett, J. ;

Itay, R. ;

Joerg, F. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (11)

[10]

Aramaki T, 2022, Arxiv, DOI arXiv:2203.06894

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →