我们能否发现双组分热弱相互作用大质量粒子暗物质？
高能物理 - 唯象学
2009-12-23 v3 高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
我们探讨了下一代暗物质搜索实验和对撞机是否能够发现宇宙中的暗物质由两种弱相互作用大质量粒子(WIMPs)组成的问题。我们概述了一种模型无关的方法，并研究了以下具体案例：(1) 使用低本底1吨级惰性气体探测器的直接探测，以及(2) 质心能量为0.5 TeV的正负电子直线对撞机。我们还分析了通过两条伽马射线谱线进行间接探测的情况，这将为此类发现提供验证，尽管多条伽马射线谱线原则上可能源于单个暗物质粒子的湮灭。对于每个搜索“通道”，我们概述了一些假设，以将我们考虑的极少数参数(定义两种WIMPs的质量及其在总暗物质密度中的相对丰度)与相关的探测率联系起来。然后，我们得出了关于当前和下一代实验能够探索通用双组分暗物质场景中哪些角落的一般性结论。我们发现，在所有通道中，理想的设置是两种WIMP物种之间的相对质量分裂量级为1，并且两种暗物质组分对宇宙总暗物质含量的贡献比例接近1:1。有趣的是，在直接探测的情况下，即使宇宙中暗物质的能量密度只有约10%来自次主导物种，未来的实验也可能探测到多个态。
引用
@article{arxiv.0907.4374,
title = {Can we discover dual-component thermal WIMP dark matter?},
author = {Stefano Profumo and Kris Sigurdson and Lorenzo Ubaldi},
journal= {arXiv preprint arXiv:0907.4374},
year = {2009}
}
备注
44 pages, 16 figures, revised version published in JCAP