精确的WIMP残余丰度及其对暗物质湮灭搜索的影响
高能物理 - 唯象学
2012-08-13 v3 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
摘要
如果暗物质（DM）是早期宇宙热残余的弱相互作用大质量粒子（WIMP），那么其总自湮灭截面由其当前质量密度揭示。通常，通用WIMP的典型热平均截面被表述为3×10^{-26} cm^3 s^{-1}，具有未指定的不确定性，并且被认为与WIMP质量无关。近期对DM湮灭产物的搜索已达到排除该典型截面的灵敏度（对于100%分支比到某些末态和小WIMP质量）。最终目标是探测所有运动学允许的末态作为质量的函数，并且如果所有状态都被充分排除，则设定WIMP质量的下限。由于直接和间接搜索中近期出现了轻WIMP的迹象，探测低质量区域进一步得到动机。我们重新计算了通用WIMP的热残余丰度，并表明所需截面可以精确计算。在质量低于10 GeV时，它随质量显著变化，在约0.3 GeV质量处达到最大值5.2×10^{-26} cm^3 s^{-1}，对于质量高于10 GeV，截面为2.2×10^{-26} cm^3 s^{-1}且质量依赖性微弱。这些结果与典型值显著不同，并且在搜索通用WIMP的湮灭产物时未被考虑，对当前Fermi-LAT和WMAP+ACT限值的解释具有显著影响。
引用
@article{arxiv.1204.3622,
title = {Precise Relic WIMP Abundance and its Impact on Searches for Dark Matter Annihilation},
author = {Gary Steigman and Basudeb Dasgupta and John F. Beacom},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.3622},
year = {2012}
}
备注
12 Pages, 6 figures. Matches published PRD version. Data for the relic annihilation cross section vs. mass is available as an ancillary file