在子晕中通过散射搜索暗物质：中子星、宇宙射线与古老岩石
高能物理 - 唯象学
2022-06-22 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
在许多宇宙学模型中，暗物质在亚千秒差距尺度上聚集并形成致密子晕，银河系的大部分暗物质可能存在于其中。直接探测实验自四十年前问世以来一直未得到结果，这可能是地球与这些子晕之间发生极罕见相遇的结果。我们研究了识别与标准模型粒子相互作用的子晕暗物质的替代且有前景的方法：(1) 子晕与古老中子星的碰撞可以转移动能并使后者增亮，其光度可达即将投入使用的红外、光学和紫外望远镜的探测范围；我们设计了涉及单星测量和银河系盘面巡天的新探测策略，并从已知最冷的脉冲星 PSR J2144-3933 获得了子晕中自相互作用暗物质的首个界限；(2) 子晕暗物质与宇宙射线的散射会产生可探测的效应；(3) 历史上的地球-子晕相遇可以在深地下的旧石器时代矿物中留下暗物质径迹。这些搜索有可能发现质量在吉吨到太阳质量之间的暗物质子晕，相应的暗物质截面和质量跨越数十个数量级。
引用
@article{arxiv.2109.04582,
title = {Scattering searches for dark matter in subhalos: neutron stars, cosmic rays, and old rocks},
author = {Joseph Bramante and Bradley J. Kavanagh and Nirmal Raj},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.04582},
year = {2022}
}
备注
5 pages revtex4 + Appendix + Supplementary Material, 5 figures; v2 matches PRL: subhalo deformation treated with main results qualitatively unchanged; discussion on NS tidal effects and further notes on use of cosmic ray & ancient mica bounds added