基于 DAMPE、HESS、Fermi-LAT 与 AMS02 数据的暗物质级联衰变启示

暗物质粒子探测卫星（DAMPE）近期的高能宇宙线正负电子测量证实了总宇宙射线电子谱在 700–900 GeV 以上偏离简单幂律。本文表明暗物质的级联衰变可以解释 DAMPE 的 TeV 能区 $e^+e^-$ 能谱。我们选取限制最弱的暗物质衰变道（衰变为四个缪子）作为基准情形，并在暗物质信号与银河系电子背景两方面考虑传播涨落进行分析。该模型在对 DAMPE、Fermi-大面积望远镜（Fermi-LAT）、高能立体望远镜系统（HESS）高能电子数据集联合拟合时获得最佳结果，其衰变寿命为 $\mathcal{O}(10^{26})$ 秒，与现有的伽马射线和宇宙微波背景限制一致。我们比较了典型末态道级联衰变之间的能谱差异。限制最弱的 $4\mu$ 道能很好地拟合电子能谱 TeV 尺度的下行转折，但其低能谱与 AMS02 的亚 TeV 正电子数据存在张力。我们还考虑了衰变为八个缪子的三步级联衰变，以及受伽马射线限制的 $4\mu,4b$ 混合道，以表明需要进一步软化的级联衰变信号才能与所有数据集相符。