IceCube/KM3NeT中的中微子作为星系团暗物质子结构的探针
高能物理 - 唯象学
2012-11-26 v2 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
高能物理 - 实验
摘要
星系团是暗物质湮灭最有希望的候选场所之一。我们关注质量在10 GeV - 100 TeV范围内、湮灭为μ子对、中微子对、顶夸克对或两对中微子的暗物质，并通过IceCube/KM3NeT观测星系团来预测对这些湮灭通道截面的预期灵敏度。乐观地看，星系团中暗物质子结构的存在预计会将信号增强2-3个数量级，超过暗物质分布平滑成分的贡献。通过对星系团感兴趣区域角大小的优化，对于质量在300 GeV - 100 TeV范围内的重暗物质，其湮灭截面的灵敏度将达到约10^{-24} cm^3 s^{-1}量级（IceCube/KM3NeT满10年运行时间），这比通过观测银河系晕所能获得的最佳极限好约一个数量级。我们发现，除了大气中微子外，星系团中宇宙线相互作用产生的中微子也是一个背景来源。我们表明，如果中微子诱导的级联能够以约5度的精度重建（这在KM3NeT中可能实现），那么对于10 GeV - 300 GeV范围内的较低暗物质质量，实验灵敏度可以得到显著提高。因此，我们建议考虑一个类似IceCube中DeepCore的低能扩展“KM3NeT-Core”，以扩展对低暗物质质量的探测能力。
引用
@article{arxiv.1206.1322,
title = {Neutrinos in IceCube/KM3NeT as probes of Dark Matter Substructures in Galaxy Clusters},
author = {Basudeb Dasgupta and Ranjan Laha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.1322},
year = {2012}
}
备注
v2: 17 pages, 5 figures. Neutrino spectra corrected, dependence on dark matter substructure model included, references added. Results unchanged. Accepted in PRD