直接暗物质搜寻视野下的内韧致辐射信号

尽管内韧致辐射信号的提议由来已久，但直到最近，得益于地基和星载伽马射线仪器卓越的能量分辨率，对此类信号的搜寻才成为可能。在此，我们在直接暗物质搜寻结果的背景下，并在一个极简的质量简并场景框架内，彻底调查了内韧致辐射搜寻的现状；该场景包含一个通过 Yukawa 耦合与费米子和标量粒子耦合的 Majorana 暗物质粒子。Fermi-LAT 和 H.E.S.S. 设定的湮灭截面上限从数十 GeV 不间断地延伸至数十 TeV，且对粒子物理模型中的质量简并度相当不敏感。相比之下，直接搜寻在中等至低质量分裂区域表现最佳；若暗物质与轻夸克之一耦合，XENON100 的限制在高达 TeV 质量范围内盖过了 Fermi-LAT 和 H.E.S.S.。在我们的极简场景中，我们仔细考察了计划于近期投入运行的 GAMMA-400、CTA 和 XENON1T 的前景，并发现：(a) CTA 和 XENON1T 完全互补，CTA 对多 TeV 质量和约 10% 的质量分裂最敏感，而 XENON1T 在探测高达 TeV 质量的小质量分裂方面表现最佳；(b) 尽管 GAMMA-400 拥有令人印象深刻的能量分辨率，但来自 XENON100 的当前限制已经排除了利用 GAMMA-400 观测到任何谱特征的可能性，除非暗物质并非主要耦合于轻夸克。最后，我们指出，与直接搜寻不同，在即将到来的内韧致辐射搜寻中探测热遗迹的可能性，取决于具体场景，需要大于 5-10 的增强因子。