阿玛塔斯斯粒子：约束超重暗物质解释UHECR的可能性
高能物理 - 唯象学
2025-04-18 v2 高能天体物理现象
摘要
阿玛塔斯斯是近期被Telescope Array（TA）表面探测器检测到的第二最高能量（244 EeV）宇宙射线粒子。TA阿玛塔斯斯事件的来源颇为谜团，因为其到达方向指向本地宇宙的一个空洞，缺乏传统天体学超高能（UHE）宇宙射线来源。因此，我们探讨了该TA阿玛塔斯斯事件是否可能来自于银河中超重暗物质（SHDM）的衰变。这种来源也开启了UHE伽马射线和UHE中微子的多信使检测通道。本文利用TA阿玛塔斯斯事件以及来自各种UHE探测器的多信使限制/灵敏度，我们对SHDM的寿命和质量施加了严格的约束。我们发现，Pierre Auger Observatory（PAO）和TA未检测到相应伽马射线，与解释TA阿玛塔斯斯事件所需的SHDM参数空间严重不一致。此外，我们将多信使分析扩展到未来UHE伽马射线和UHE中微子探测器，如PAO升级版、GRAND 200k和IceCube-Gen2。我们发现，未来中微子探测器的界限将能够与现有的UHECR界限相抗衡。然而，与现有的UHE伽马射线界限相比，未来PAO升级版和GRAND 200k伽马射线探测器将将SHDM寿命的界限提高至少一个数量级。
引用
@article{arxiv.2406.03174,
title = {The Amaterasu particle: constraining the superheavy dark matter origin of UHECRs},
author = {Prantik Sarmah and Nayan Das and Debasish Borah and Sovan Chakraborty and Poonam Mehta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.03174},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in PRD, 9+3 pages, 4+3 figures, More analysis added to the Appendix