利用直接探测和中微子望远镜数据探究 WIMP 粒子物理与天体物理

原则上，若多个直接探测实验均出现正信号，则有可能测量弱相互作用大质量粒子 (WIMP) 暗物质的质量和截面。近期研究表明，通过对 WIMP 速度分布进行多项式参数化，可以在不做任何天体物理假设的情况下对 WIMP 质量进行无偏测量。然而，直接探测实验对低速 WIMP 不敏感，因此任何模型无关的方法都会导致截面出现偏差。这一问题可以通过增加来自太阳的中微子通量测量来解决。这是因为，被太阳引力捕获的 WIMP 湮灭所产生的中微子通量对低速 WIMP 敏感。利用下一代直接探测实验和 IceCube 中微子望远镜的模拟数据，我们表明 IceCube 关于低速 WIMP 的互补信息打破了截面与速度分布之间的简并。这使得能够对 WIMP 质量以及自旋无关和自旋相关截面进行无偏测定，并重构速度分布。我们使用了两种速度分布参数化方法：分箱法和多项式法。虽然多项式参数化可以涵盖更广泛的速度分布范围，但这会导致粒子物理参数具有更大的不确定性。