来自木星中WIMP湮灭的单能中微子
高能物理 - 唯象学
2023-01-11 v2
摘要
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）可被太阳捕获并在核心处湮灭，这可能产生静止衰变为单能236 MeV中微子的介子。已有若干关于在DUNE探测这些中微子的研究。研究表明，若WIMP质量低于4 GeV，则它们会在湮灭前蒸发，从而压低信号。由于木星核心温度更低，质量在1-4 GeV范围内的WIMP不会蒸发，因而可以湮灭为单能中微子。我们计算了木星表面附近这些中微子的通量，发现对于质量高于4 GeV的情形，其通量与DUNE处相当，而在1-4 GeV范围内则显著更大。当然，探测这些中微子需要在木星附近的中微子探测器。显然，建造这样的探测器还需数十年，但如果直接探测实验发现质量在1-4 GeV范围内的WIMP，这或许是了解湮灭过程的少数途径之一。液态氢时间投影室或许能够获得这些中微子的精确方向信息和能量（且木星附近氢资源丰富）。我们推测，此类探测器可置于潮汐锁定的Amalthean卫星的远侧；卫星本身可提供显著的本底屏蔽，而其表面便于更轻松地部署太阳能板以供发电。
引用
@article{arxiv.2210.04761,
title = {Monoenergetic Neutrinos from WIMP Annihilation in Jupiter},
author = {George M. French and Marc Sher},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.04761},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 4 figures. Typos corrected, more discussion of detector capabilities, references added. Version to appear in Physical Review D