基于费米大面积望远镜的暗物质搜索灵敏度投影

暗物质的本质是一个长期存在的物理学谜题；它可能是超出标准模型的粒子，至今仍在实验中难以捉摸。在间接搜索技术中——即寻找暗物质粒子湮灭或衰变产物，或轴子与高能光子的耦合产物——由于费米伽马射线空间望远镜任务上的大面积望远镜(LAT)具有极佳的灵敏度，对$\gamma$射线天空的观测在过去几年中已变得突出。LAT的20 MeV至300 GeV以上的能量范围特别适合搜索暗物质粒子相互作用的产物。在本报告中，我们描述了利用LAT搜索暗物质证据的方法，并回顾了使用长达六年LAT数据进行的搜索现状。我们还讨论了决定这些搜索灵敏度的因素，包括信号和相应本底的大小，同时考虑了统计和系统性不确定性。我们投影了每种搜索方法在10年和15年LAT数据采集下的预期灵敏度。特别地，我们发现针对矮星系的搜索（目前提供最佳限制）的灵敏度提升将快于观测时间平方根。当前利用六年数据对矮星系的LAT限制，在合理的暗物质密度轮廓下，对于$b\bar{b}$湮灭通道已达到热遗迹水平，质量上限为120 GeV。随着预计发现更多矮星系，这些限制可扩展到约250 GeV。利用多达15年的LAT数据，这些搜索将对质量大于400 GeV（$b\bar{b}$通道）或200 GeV（$\tau^+ \tau^-$通道）的暗物质湮灭在热遗迹截面处敏感。