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利用银河系矮椭球星和超新星中微子约束中微子-暗物质相互作用

高能物理 - 唯象学 2024-07-09 v2 星系天体物理 高能天体物理现象

摘要

我们利用银河系矮椭球星系的暗物质密度轮廓性质来约束中微子-暗物质散射截面。该约束源于核塌缩超新星中微子与暗物质散射,作为一种能量注入形式,使得暗物质密度轮廓从尖峰轮廓转变为更平坦的轮廓。我们假设一个由暗能量和冷、无碰撞、无自相互作用的暗物质组成的标准宇宙学模型。通过要求暗物质核不损失过多质量或超出恒星运动学的约束,我们给出了截面上限:σνDM(Eν=15MeV,mχ130GeV)3.4×1023cm2\sigma_{\nu-\mathrm{DM}}(E_\nu=15 \, \mathrm{MeV}, m_\chi\lesssim130 \, \mathrm{GeV}) \approx 3.4 \times 10^{-23} \, \mathrm{cm^2}σνDM(Eν=15MeV,mχ130GeV)3.2×1027(mχ1GeV)2cm2\sigma_{\nu-\mathrm{DM}}(E_\nu=15 \, \mathrm{MeV}, m_\chi\gtrsim130 \, \mathrm{GeV}) \approx 3.2 \times 10^{-27} \left( \frac{m_\chi}{1\,\mathrm{GeV}}\right)^2\, \mathrm{cm^2},这比该能区之前的限制更强。考虑重子反馈或宿主星系对暗物质轮廓的影响可以加强这一约束。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.08718,
  title  = {Constraining neutrino-DM interactions with Milky Way dwarf spheroidals and supernova neutrinos},
  author = {Sean Heston and Shunsaku Horiuchi and Satoshi Shirai},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.08718},
  year   = {2024}
}

备注

15 pages, 6 figures, 2 tables; should match published version