重衰变暗物质与IceCube高能中微子

我们在IceCube最高能量中微子事件以及近期高能光子弥漫流上限的背景下检验重暗物质(HDM)衰变的假设。我们考虑质量为 $10^{6}\leq M_X\leq~10^{16}$ GeV的暗物质(DM)粒子 $X$ 在树层级衰变为 $X \rightarrow \nu \bar{\nu}$、$X \rightarrow e^+e^-$ 和 $X \rightarrow q \bar{q}$。对强子和电弱衰变级联的完整模拟以及衰变产物在星际介质中的后续传播使我们能够确定 $M_X$ 的允许取值。我们表明,对于轻子衰变通道,在不产生过多高能光子的前提下解释IceCube最高能量中微子信号是可能的,对应 $M_X~\lesssim~5.5 \cdot 10^{7}$ GeV 以及 $1.5 \cdot 10^{8}~\lesssim~M_X~\lesssim~1.5 \cdot 10^{9}$ GeV,而强子衰变在几乎所有考虑的 $M_X$ 取值范围内都与伽马射线上限相矛盾。轻子假设可被运行中和计划中的伽马射线天文台探测。例如,当前正在升级的Carpet实验将能够在一年观测内检验剩余参数窗口的显著部分。