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暗物质间接探测中的领头 QCD 修正:一个新视角

高能物理 - 唯象学 2016-02-23 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

非相对论暗物质粒子的树级湮灭可以通过辐射一个额外的规范玻色子而大大增强。对于像中性微子这样的 Majorana 粒子湮灭为费米子对的螺旋度压低过程,这一点尤其明显。令人惊讶的是,尽管强耦合可能导致很大的效应,但迄今为止,相比于光子或电弱规范玻色子的内轫致辐射,胶子的内轫致辐射研究得要粗略得多。在此,我们旨在通过给出中性微子湮灭为夸克-反夸克对和一个胶子的一般分析来弥补这一差距,例如允许任意的中性微子组分,并在计算的所有阶段保留领头夸克质量依赖性。我们发现某些情况下湮灭率大幅增强,特别是标量夸克与最轻中性微子质量接近简并的情形,同时相关的反质子和伽马射线能谱也出现显著畸变。这两种效应都显著影响暗物质间接探测的限制,因此在全局扫描等工作中必须加以考虑。另一方面,对于广泛的扫描,完整的 QCD 修正计算在数值上通常过于昂贵,无法对参数空间中的每个点进行。我们在此首次给出一种高效、数值快速的 QCD 修正实现,它可以直接推广到非超对称模型,避免了计算量大的完整单圈计算或事件生成器运行,却仍能完全捕获与暗物质间接探测相关的领头效应。在此背景下,我们还给出了基于宇宙线反质子数据对暗物质湮灭的更新限制。最后,我们评论了我们的结果对遗迹密度计算的影响。

关键词

引用

@article{arxiv.1510.02473,
  title  = {Leading QCD Corrections for Indirect Dark Matter Searches: a Fresh Look},
  author = {Torsten Bringmann and Ahmad J. Galea and Parampreet Walia},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1510.02473},
  year   = {2016}
}

备注

23 pages revtex. Including Appendix, 17 figures and 4 tables. Improved discussion, and comparison to literature, of our implementation of QCD corrections in the simplified model. Further minor corrections to match published version