Light weakly interacting massive particles

Gelmini, Graciela B.

doi:10.1088/1361-6633/aa6e5c

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“…In particular, the results of the KIMS-CsI experiment [176] disfavor interpretation of DAMA/LIBRA signal in which the DM particles scatter off iodine nuclei. This could be circumvented in specific scenarios, e.g., for Magnetic Inelastic DM (see, however, recent XENON1T limits [177]), in models with dominant WIMP inelastic spin-dependent coupling to protons if different quenching factors are assumed in both experiments [178,179] (for an extensive discussion see also [92]; for recent limits see [180]) or leptonically interacting DM particles that induce electron recoils [181] (see, however, Ref. [182] and references therein).…”

Section: Direct Detection: Limits and Anomaliesmentioning

confidence: 99%

WIMP dark matter candidates and searches—current status and future prospects

Roszkowski¹,

Sessolo²,

Trojanowski³

2018

Rep. Prog. Phys.

543

473

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We review several current aspects of dark matter theory and experiment. We overview the present experimental status, which includes current bounds and recent claims and hints of a possible signal in a wide range of experiments: direct detection in underground laboratories, gamma-ray, cosmic ray, x-ray, neutrino telescopes, and the LHC. We briefly review several possible particle candidates for a weakly interactive massive particle (WIMP) and dark matter that have recently been considered in the literature. We pay particular attention to the lightest neutralino of supersymmetry as it remains the best motivated candidate for dark matter and also shows excellent detection prospects. Finally we briefly review some alternative scenarios that can considerably alter properties and prospects for the detection of dark matter obtained within the standard thermal WIMP paradigm.

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Section: Direct Detection: Limits and Anomaliesmentioning

confidence: 99%

WIMP dark matter candidates and searches—current status and future prospects

Roszkowski¹,

Sessolo²,

Trojanowski³

2018

Rep. Prog. Phys.

543

473

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“…In spite of its experimental elusiveness, low-scale supersymmetry still (arguably) remains as the most complete and best motivated beyond the Standard Model (BSM) theory 1 . On top of solving the naturalness problem, supersymmetric theories with R parity conservation have naturally candidates for thermal Dark Matter (DM), the neutralinos.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…On top of solving the naturalness problem, supersymmetric theories with R parity conservation have naturally candidates for thermal Dark Matter (DM), the neutralinos. A number of recent works [1][2][3][4][5][6] have pointed out that, out of the different neutralino spectra, a nearly pure Higgsino lightest supersymmetric particle (LSP) with a 1.1-1.2 TeV mass range remains as the most phenomenologically appealing candidate to DM 2 The attractiveness of this scenario relies on the fact that its capability to reproduce the observed value of Ωh 2 = 0.1186 ± 0.0020 [7] comes from the gauge interactions of the Higgsino multiplet alone and does not require a delicate mixture of different neutralino states (so-called 'well-tempering') [8].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Higgsino dark matter in an economical Scherk-Schwarz setup

2019

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We consider a minimal natural supersymmetric model based on an extra dimension with supersymmetry breaking provided by the Scherk-Schwarz mechanism. The lightest supersymmetric particle is a neutral, quasi-Dirac Higgsino and, unlike in previous studies, we assume that all Standard Model fields are propagating in the bulk. The resulting setup is minimal, as neither extra matter, effective operators, nor extra U (1) groups are needed in order to be viable. The model has three free parameters which are fixed by the Higgsino mass -set to the range 1.1-1.2 TeV so it can play the role of Dark Matter, and by the requirements of correct electroweak breaking and the mass of the Higgs. After imposing the previous conditions we find a benchmark scenario that passes all experimental constrains with an allowed range for the supersymmetric parameters. In particular we have found gluinos in the range 2.0-2.1 TeV mass, electroweakinos and sleptons almost degenerate in the range 1.7-1.9 TeV and squarks degenerate in the range 1.9-2.0 TeV. The best discovery prospects are: i.) gluino detection at the high luminosity LHC ( 3 ab −1 ), and ii.) Higgsino detection at next-generation dark matter direct detection experiments. The model is natural, as the fine-tuning for the fixed values of the parameters is moderate mainly because supersymmetry breaking parameters contribute linearly to the Higgs mass parameter, rather than quadratically as in most models. arXiv:1812.08019v2 [hep-ph] 9 Jan 2019 1 Although justice should be done to other BSM theories which also show themselves elusive with respect to experimental searches. 2 We have encoded, in the given Higgsino mass interval, the theoretical uncertainty in the calculation of the thermal relic abundance Ωh 2 : i) There is a small mixing effect of the Higgsino and the wino which tends to increase the annihilation cross-section; ii) There is a small effect of the running of the Higgsino mass between the scale 1/R, where the boundary conditions are set, and the tree level Higgsino mass scale q H /R, by which the Higgsino mass tends to decrease as its beta function is positive.

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“…Figura extraída de la referencia [13] La partículas que se producen a través del desacople o del freeze out, son llamadas reliquias térmicas, cuyos candidatos más populares son los WIMPs (weakly interactive massive particles), partículas masivas débilmente interactuantes. Para obtener la densidad reliquia adecuada a las observaciones, la sección eficaz de aniquilación debe ser del orden de éσvê Ä 3×10 −26 cm 3 s −1 , que es el orden de magnitud que se espera para una partícula de 100 GeV de masa que interactúa a través de la fuerza electrodébil [14].…”

Section: Composición De La Materia Oscura: Posibles Candidatosunclassified

“…Así mismo la producción de materia oscura se pudo dar por procesos no térmicos como el decaimiento de otras partículas con mayor masa o a través de ciertas condiciones de simetría [14]. Puede que las partículas de materia oscura nunca hayan experimentado el equilibrio térmico y haberse producido de forma no térmica después del período de inflación.…”

Section: Composición De La Materia Oscura: Posibles Candidatosunclassified

Estudio de modelos de materia oscura leptónica fría y sus efectos en escenarios de interés cosmológico

Fushimi¹

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En este trabajo estudiaremos un modelo de materia oscura y su posible detección en detectores que usan métodos directos. Para esto analizamos la interacción entre materia oscura y quarks y posteriormente nucleones y núcleos. Tomaremos como referencia extensiones mínimas de modelos supersimétricos, al tipo del modelo MSSM y extensiones similares. Desarrollaremos el formalismo necesario para calcular la sección eficaz de interacción entre los WIMPs (partícula masiva débilmente interactuante) y los quarks como función de los parámetros del modelo, tomaremos como partícula de materia oscura neutralinos (χ) de masas menores a 600 GeV. Consideraremos dos tipos de interacciones en el lagrangiano efectivo, la interacción escalar y la interacción axial-vectorial. Encontramos que en ambos tipos de interacción, la sección eficaz neutralino-nucleón decrece para valores crecientes del parámetro µ. Para el caso de interacción escalar, la sección eficaz entre neutralino y neutrones es similar a la correspondiente a la interacción entre neutralino y protones. El mediador dominante es el Higgs más liviano. Por otro lado, encontramos que la sección eficaz disminuye al aumentar el parámetro tan β. Hemos comparado las secciones eficaces calculadas con datos observacionales y estimaciones teóricas disponibles. Para el caso de interacción axial-vectorial, encontramos que las secciones eficaces para neutrones y protones son diferentes y es más notoria para masas pequeñas del neutralino. El bosón mediador que domina el canal axial-vectorial es el Z. En este canal, la sección eficaz cambia al modificar el valor de tan β y este cambio depende del valor del parámetro µ y de la masa del neutralino. A continuación, calculamos la tasa de reacciones posibles en un detector considerando dispersión elástica independiente y dependiente del spin. Encontramos que depende de la posición geográfica de los detectores, la fase de la señal depende de la longitud y la amplitud de la latitud. La mayor interacción entre la materia oscura y los núcleos del detector se da a bajas energías de retroceso, es por esto que es muy importante lograr una mayor sensitividad en los detectores. Al estudiar la dependencia con los parámetros del modelo teórico utilizado, encontramos que a menor valor de µ la tasa de reacciones aumenta. Por último en base a los resultados obtenidos, concluimos que para el futuro laboratorio ANDES es conveniente utilizar un detector de xenón o iodo si se quiere medir la interacción independiente del spin, ya que las tasas de reacciones calculadas resultan ser las mayores. Mientras que si se busca medir la interacción dependiente del spin no podemos concluir qué material es el más conveniente, ya que tasa de interacción depende del modelo nuclear utilizado para calcular el contenido de spin.

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Light weakly interacting massive particles

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WIMP dark matter candidates and searches—current status and future prospects

WIMP dark matter candidates and searches—current status and future prospects

Higgsino dark matter in an economical Scherk-Schwarz setup

Estudio de modelos de materia oscura leptónica fría y sus efectos en escenarios de interés cosmológico

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