当前与未来超越幺正极限的暗物质湮灭伽马射线搜寻
高能天体物理现象
2022-10-26 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
高能物理 - 唯象学
摘要
数十年来，对电弱尺度暗物质（DM）的搜寻一直在进行，却未获确切探测。这一缺乏成功的现象可能暗示 DM 搜寻聚焦于错误的质量区间。超越典型参数空间的一个候选者是超重暗物质（UHDM）。本工作中，我们考虑质量在 30 TeV 至 30 PeV 之间的间接 UHDM 湮灭搜寻，远超约 100 TeV 处的幺正极限，并讨论该区间内 DM 模型的基本要求。我们探究探测湮灭特征的可行性，以及当前与未来甚高能（VHE；> 100 GeV）伽马射线天文台对 UHDM 的预期探测范围。具体而言，我们聚焦于三台参考仪器：两台以 VERITAS 和 CTA-North 为模型的成像大气切伦科夫望远镜阵列，以及一台受 HAWC 启发的广延空气簇射阵列。在对仪器响应函数和本底率作出合理假设后，我们找到了一组可由上述天文台探测到伽马射线特征的 UHDM 参数（质量与截面）。我们进一步计算了各实验的预期上限。在现实曝光时间下，三台仪器可探测大质量范围内的 DM。在低端，其仍可具有点状截面；而在更高质量处，DM 可能具有几何截面，表明其复合性。
引用
@article{arxiv.2208.11740,
title = {Current and future gamma-ray searches for dark-matter annihilation beyond the unitarity limit},
author = {Donggeun Tak and Matthew Baumgart and Nicholas L. Rodd and Elisa Pueschel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.11740},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 6 figures