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银河中心伽马射线超出的多媒介子模型

高能物理 - 唯象学 2016-10-21 v3 宇宙学与河外天体物理 高能天体物理现象

摘要

来自银河中心的 GeV 能标伽马射线超出迹象已得到包括费米(Fermi)合作组在内的多个团体的证实,该观测基于其数据。研究表明,暗物质湮灭为标准模型粒子能很好地拟合多种末态粒子的信号,但通用模型与直接探测的限制不一致。而暗物质湮灭为随后衰变的媒介子的模型受到的限制较少。我们将此类模型与最新数据进行全局拟合,允许分支比在所有可能的费米子末态中变化。包含 AMS-02 实验限制(以及反质子比率)的最佳拟合模型要求主要分支到缪子,并混合约 1020%10-20\%bb 夸克,无其他种类。这表明存在两个与希格斯玻色子混合的标量媒介子模型,其质量与此类衰变模式一致。因此,衰变为 μ+μ\mu^+\mu^- 的标量粒子质量必须小于 2mτ3.62m_\tau \cong 3.6 GeV。如此小的质量可能导致 Sommerfeld 增强,这有助于解释为何最佳拟合湮灭截面大于热遗迹密度所需的值。对于轻媒介子质量 (0.22)\sim (0.2-2) GeV,它还能自然地导致适当水平的弹性暗物质自相互作用,从而解决无碰撞冷暗物质预测的小尺度结构形成中的差异。

关键词

引用

@article{arxiv.1503.08213,
  title  = {Multimediator models for the galactic center gamma ray excess},
  author = {James M. Cline and Grace Dupuis and Zuowei Liu and Wei Xue},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1503.08213},
  year   = {2016}
}

备注

18 pages, 14 figures; v2: updated CMB constraint and added references; v3 corrected direct detection cross section