来自宇宙射线反质子的粒子暗物质限制
高能物理 - 唯象学
2015-02-02 v2 高能天体物理现象
摘要
宇宙射线反质子是暗物质间接探测研究的重要通道。目前对大气层顶反质子通量的测量与银河系中次级反质子产生的理论确定结果吻合良好，没有 manifest 偏差表明该通道存在外来贡献。因此，反质子可用作限制粒子暗物质性质的有力工具。利用 PAMELA 数据在 50 MV 至 180 GV 刚度范围内的能谱，我们推导了针对整个暗物质湮灭（衰变）通道谱以及不同银河系和日球层宇宙射线传输假设下的暗物质湮灭截面（或衰变率，针对衰变暗物质）的界限。对于典型的银河系传播模型，这些限制非常强，为强子湮灭通道的“热”遗迹设定了约 50-90 GeV 的暗物质质量下限。当考虑银河系中较大的宇宙射线约束体积时，对暗物质质量的限制增强至约 150 GeV；而当约束体积较小时，对于湮灭为轻夸克的情况，限制降至 4-5 GeV（对重夸克产生无限制）。针对几十 GeV 以下的暗物质界限源于 PAMELA 能谱的低能部分，该能量区域太阳调制效应显著：为此，我们实现了日球层传输方程的详细解，这不仅使我们能够将界限扩展至轻暗物质，还确定了由太阳调制建模引起的约束不确定性。最后，我们估计了即将到来的 AMS-02 数据对反质子限制的影响。
引用
@article{arxiv.1312.3579,
title = {Constraints on particle dark matter from cosmic-ray antiprotons},
author = {N. Fornengo and L. Maccione and A. Vittino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.3579},
year = {2015}
}
备注
27 pages, 14 figures. In v2, the model for the antiproton propagation is extended to account for reacceleration and energy losses. The results for the decaying DM case are slightly changed, due to the correction of a minor bug