AMS-02 首次测量对暗物质湮灭与衰变的启示

鉴于 AMS-02 实验对正电子份额的首次测量，我们在各种传播模型下，就暗物质 (DM) 湮灭和衰变对 PAMELA、Fermi-LAT 和 AMS-02 最新数据的解释进行了详细的全球分析。针对具有轻子末态的通道：$2e$、$2\mu$、$2\tau$、$4e$、$4\mu$ 和 $4\tau$，获得了暗物质粒子质量和湮灭截面或衰变寿命的允许区域。我们表明，对于常规天体物理背景，仅 AMS-02 正电子份额数据倾向于 DM 粒子质量约为 $500 \ (800)$ GeV（若 DM 粒子主要湮灭为 $2\mu \ (4\mu)$ 末态），这显著低于电子和正电子总通量的 Fermi-LAT 数据所倾向的质量。两个实验的允许区域在高置信水平 ($99.99999\%$C.L.) 下不重叠。我们考虑了具有不同晕高度 $Z_{h}$、扩散参数 $D_{0}$ 和 $\delta_{1/2}$ 以及初级核子源幂律指数 $\gamma_{p1/p2}$ 的多种传播模型。电子背景的归一化和斜率也允许变化。我们发现，只有在具有较大 $Z_{h}$ 和 $D_{0}$ 的传播模型中，两个实验之间的张力才能略微减小。对于具有 $2\tau$ 和 $4\tau$ 末态的湮灭通道，拟合的一致性得到改善，这些通道倾向于截面大于 $\sim 10^{-23} \text{cm}^3\text{s}^{-1}$ 的 TeV 能标 DM 粒子。在所有考虑的轻子通道中，当前数据倾向于 DM 湮灭情景而非 DM 衰变。在衰变情景中，电荷不对称的 DM 衰变略受青睐。