太阳中俘获的非弹性暗物质的中微子约束
高能物理 - 唯象学
2023-08-31 v1 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
摘要
来自太阳中引力俘获的暗物质湮灭的中微子流强受到直接探测实验的显著约束。然而，对于非弹性暗物质，这些约束被放宽，因为与非弹性暗物质相互作用相比，弹性暗物质相互作用产生的核反冲能量更低。在本文中，我们探讨大体积地下中微子实验探测来自太阳中俘获的非弹性暗物质的中微子流强的可能性。中微子能谱有两个组分：来自静止π介子和K介子衰变的单能“尖峰”，以及来自瞬发初级介子衰变的宽能谱“肩峰”。我们聚焦于探测来自强子亲和型非弹性暗物质湮灭的肩峰中微子，其质量范围为 4-100 GeV，质量分裂最大达 300 keV。我们确定了 DUNE 用于识别源自太阳中强子亲和型暗物质湮灭的 GeV 尺度μ中微子与反中微子的事件选择判据，并预测了内含事件的灵敏度。我们还将 Super-Kamiokande 与 IceCube 对弹性暗物质的当前界限以及 Hyper-Kamiokande 的预计极限映射到非弹性暗物质的参数空间。我们发现，在这些中微子实验比直接探测实验更灵敏的参数空间区域存在。对于暗物质湮灭到重夸克，DUNE 的预计灵敏度弱于当前（未来）Super（Hyper）Kamiokande 实验。然而，对于轻夸克道，仅尖峰可观测，DUNE 将是最灵敏的实验。
引用
@article{arxiv.2308.16134,
title = {Neutrino constraints on inelastic dark matter captured in the Sun},
author = {Bhavesh Chauhan and Mary Hall Reno and Carsten Rott and Ina Sarcevic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.16134},
year = {2023}
}
备注
28 pages, 11 figures