利用多信使天体物理数据探测重暗物质衰变

Koji Ishiwata; Oscar Macias; Shin'ichiro Ando; Makoto Arimoto

doi:10.1088/1475-7516/2020/01/003

利用多信使天体物理数据探测重暗物质衰变

高能天体物理现象 2020-02-03 v2 宇宙学与河外天体物理高能物理 - 唯象学

作者: Koji Ishiwata , Oscar Macias , Shin'ichiro Ando , Makoto Arimoto

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摘要

我们对质量跨度极广（ $10^4-10^{16}$ GeV）的衰变暗物质粒子给出了保守约束。为此，我们使用了宇宙线（CR）质子/反质子、电子/正电子、中微子/反中微子与伽马射线的多信使观测。聚焦于衰变到 $\bar{b}b$ 道，我们利用 Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi 方程与 $\texttt{Pythia}$ 软件包模拟了暗物质产额能谱。随后，我们分别使用最先进的数值框架 $\texttt{CRPropa}$ 、 $\texttt{GALPROP}$ 与 $\texttt{HelMod}$ 求解河外、银河系区域与日球层中的宇宙线输运方程，将暗物质起源的宇宙线传播至地球。通过要求预测的地球处暗物质能谱小于观测到的宇宙线能谱，得到了保守限制。总体而言，我们排除了本工作中所研究所有质量下寿命为 $10^{28}$ s 或更短的暗物质。最严格的约束达到 $10^{30}$ s，对应于质量在 $10^{11}-10^{14}$ GeV 范围内的极重暗物质粒子。

关键词

衰变暗物质多信使天文学宇宙线保守约束 Pythia CRPropa GALPROP HelMod

引用

@article{arxiv.1907.11671,
  title  = {Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data},
  author = {Koji Ishiwata and Oscar Macias and Shin'ichiro Ando and Makoto Arimoto},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1907.11671},
  year   = {2020}
}

备注

22 pages, 10 figures, V2: Minor changes to match JCAP published version

利用多信使天体物理数据探测重暗物质衰变

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关键词

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