INO实验装置上暗物质间接探测前景研究

弱相互作用大质量粒子（WIMP）在太阳中心湮灭可能产生中微子通量。我们研究了在即将建于印度中微子天文台（INO）的铁量能器（ICAL）探测器上探测这些中微子的前景。我们进行ICAL模拟以获得探测器效率和分辨率，从而模拟由质量范围$m_\chi = (3-100)$ GeV的WIMP湮灭产生的中微子在ICAL中引起的缪子事件。大气中微子对这些间接探测研究构成主要本底，可利用信号仅来自太阳方向这一事实来压低。对于给定的WIMP质量，我们找到张角$\theta_{90}$使得90%的信号事件包含在该角度内，并使用此锥切准则来降低大气中微子本底。随后将压低后的本底按INO的太阳曝光函数加权，得到给定WIMP质量下的最终本底能谱。我们进行了$\chi^2$分析，并给出了$\sigma_{SD}-m_\chi$和$\sigma_{SI}-m_\chi$上的预期排除区域，其中$\sigma_{SD}$和$\sigma_{SI}$分别为WIMP-核子自旋依赖（SD）和自旋无关（SI）散射截面。对于10年曝光和$m_\chi=25$ GeV，假设各WIMP湮灭通道分支比均为100%，在$\tau^{+} \tau^{-}$湮灭通道下预期90% C.L.排除极限为$\sigma_{SD} < 6.87\times 10^{-41}$ cm$^2$和$\sigma_{SI} < 7.75\times 10^{-43}$ cm$^2$，在$b~\bar b$通道下为$\sigma_{SD} < 1.14\times 10^{-39}$ cm$^2$和$\sigma_{SI} < 1.30\times 10^{-41}$ cm$^2$。