银河宇宙线正电子的箍缩方法：精密测量带来的启示

两年前，AMS 合作组发布了宇宙线正电子通量的最精密测量。该测量证实，在 10 GeV 以上，纯次级起源的预言低于数据，暗示存在初级成分，例如 WIMP 暗物质的湮灭。大多数分析聚焦于能谱的高能部分，忽略了 GeV 能区，而该能区宇宙线输运更难建模，且太阳调制开始起作用。鉴于 AMS 测量的高质量，现在是时候在整个能量范围内重新审视正电子异常，并考虑迄今被忽略的输运过程，例如对流或扩散再加速。我们设计了一种新的半解析方法，以考虑这些迄今被忽略但在几 GeV 以下很重要的输运过程。该方法基于银河系盘内逆康普顿和同步辐射能量损失的箍缩效应。它允许对宇宙线传播参数进行广泛扫描，我们通过要求次级成分不超过 AMS 测量值来对这些参数施加严格约束。只有具有大扩散系数的模型能通过此检验。正电子通量是宇宙线传播的一个强有力且独立的探针，与硼碳比互补。然后，我们扫描 WIMP 质量以拟合湮灭截面和分支比，探索直接湮灭为标准模型粒子或通过轻媒介湮灭两种情况。在前一种情况下，最佳拟合给出质量为 264 GeV 时的 $p$ 值为 0.4%，但该值无法重现最高能量的数据点。后一种情况下的拟合质量更差。用单一暗物质粒子湮灭来解释正电子超出的解释受到强烈反对。这一结论仅基于正电子数据，无需援引任何其他观测。