宇宙射线与亚 GeV 暗物质粒子的弹性及非弹性散射

我们重新审视银河系内宇宙射线与亚 GeV 暗物质（DM）碰撞产生的信号。除了被广泛讨论的、可被现有 DM 与中微子实验探测的向上散射 DM 成分外，我们考察了由非弹性散射引起的、跨越宽能段的 $\gamma$ 射线与中微子伴随信号。为说明起见，假设一个简单的矢量门户 DM 模型，我们计算了宇宙射线质子向上散射的 DM 通量，以及质子激发、强子化及随后介子衰变产生的次级 $\gamma$ 射线与高能中微子发射。我们利用来自 $\gamma$ 射线与高能中微子望远镜（包括 Fermi、H.E.S.S. 和 IceCube）的数据，推导矢量门户模型中耦合常数的限制。这些限制与通过考虑低能 DM/中微子探测器 XENON1T/MiniBooNE 和 IceCube 上的向上散射 DM 信号所得限制进行比较。对于该特定模型，由于低能处较大的散射截面，在大部分 DM 质量区间内限制主要由 XENON1T 中未探测到向上散射 DM 事件给出。尽管如此，我们的研究表明，传统上被视为 DM 湮灭与衰变间接探测手段的 $\gamma$ 射线与中微子信号，也可直接用于约束 DM--核子相互作用，以补充直接探测实验。