暗物质与重宇宙线核的非弹性散射
高能天体物理现象
2024-06-10 v3 高能物理 - 唯象学
摘要
我们研究了暗物质（DM）与重宇宙线（CR）核之间的非弹性碰撞对CR传播的影响。我们利用对撞机测量的质子-核散射截面近似DM-CR碰撞的碎裂截面，从而评估这些碰撞如何影响CR硼与碳的能谱。我们将截面纳入源项并求解涉及生成次级粒子的完整反应网络的扩散方程，由此导出DM-CR碰撞产生的新CR能谱。在一个耦合强度b_χ=0.1、DM质量m_χ=0.1 GeV且仅考虑DM与氧相互作用的简化示例中，观察到DM-CR相互作用对硼碳比能谱的显著修正：尤其0.1 GeV至10 GeV区间内的峰增强约1.5倍。而在DM与所有CR相互作用的更真实情形中，该峰可放大至原值的两倍。利用AMS-02与DAMPE最新的硼碳比数据，我们估计了DM-质子有效非弹性截面随DM质量的95%上限。结果表明，在m_χ≈2 MeV处，DM与质子的有效非弹性截面须小于O(10^{-32}) cm^2。
引用
@article{arxiv.2310.12501,
title = {Inelastic Scattering of Dark Matter with Heavy Cosmic Rays},
author = {Keyu Lu and Yue-Lin Sming Tsai and Qiang Yuan and Le Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12501},
year = {2024}
}
备注
19 pages, 8 figures