Constraining Antimatter Domains in the Early Universe with Big Bang Nucleosynthesis
我们考虑了小尺度物质-反物质畴结构对大爆炸核合成的影响，并对早期宇宙中反物质的数量提出了上限。对于在核合成之前湮灭的小结构域，这个限制来自He-4的产生不足。对于较大的畴，极限来自He-3的过量产生。大部分来自反质子-氦湮灭的He-3也被湮灭。He-3的主要来源是由湮灭引发的电磁级联引起的He-4的光衰变。
2000-01-17 astro-ph hep-ph nucl-ex
A Matter-Antimatter Universe?
我们要问的是，宇宙是否可以是一个由不同的物质和反物质区域组成的拼凑物。我们证明，重组后，它是不可能避免的区域边界附近的湮灭。我们研究这一过程的动力学，以估计其两个签名：宇宙弥漫伽马射线背景的贡献和宇宙微波背景的失真。前一个信号超过了观测极限，除非我们居住的物质域实际上是整个可见宇宙。在一般的基础上，我们得出结论，物质-反物质对称宇宙是经验排除。
1997-11-15 astro-ph hep-ph
Diffuse x-rays: Directly Observing Dark Matter?
对银河系核心的几次独立观测表明了迄今无法解释的能量来源。我们认为，暗物质在密集的反物质块的形式可以提供一个自然的网站为电子和质子湮灭，提供511千电子伏的光子，伽马射线，和扩散千电子伏的x射线辐射。我们发现，反物质块的暗物质识别与观测到的排放是一致的，我们对他们的光谱和形态作出明确的预测。如果正确的话，我们的建议不仅可以识别暗物质并解释重子生成，而且可以通过X射线观测直接探测银河系中的物质分布。
2008-10-14 astro-ph hep-ph
The Role of Antimatter Searches in the Hunt for Supersymmetric Dark Matter
分析了具有大中性伴子湮灭截面的超对称模型的反物质产额。我们介绍了三个基准方案，分别以bino，wino和higgsino-like最轻的中性伴子为特征，并详细研究了由此产生的反物质光谱特征。我们对直接探测、中微子望远镜和反物质搜索的当前和未来前景进行了系统和透明的比较。我们表明，往往在我们考虑的模型中，反物质搜索是唯一的检测通道，已经约束超对称参数空间。特别大的反质子通量预计为葡萄酒般的最轻的中性伴子，而显着的反氘核通量的结果，从共振湮灭binos。我们介绍了一个简单的和一般的配方，它允许评估一个给定的超对称模型在未来的反物质搜索设施的可见性。我们提供的证据表明，即将到来的太空实验，如PAMELA或AMS，在许多情况下，将是通往暗物质发现的唯一开放道路。
2004-09-21 astro-ph hep-ph
Full calculation of clumpiness boost factors for antimatter cosmic rays in the light of Lambda-CDM N-body simulation results
反质子和正电子银河宇宙线谱是间接探测暗物质的关键目标之一。增强因子，对应于信号的增强，并与暗物质分布的聚集特性有关，在过去已经被认为高达数千。这些助推因子对于反粒子的间接探测的巨大影响，例如PAMELA卫星或即将到来的AMS-02实验，要求对其进行详细的计算。我们考虑到高分辨率N体暗物质模拟的结果，计算最有可能的能量相关的助推因子与宇宙射线的传播特性，反质子和正电子。从次晕的质量分布和空间分布出发，利用反质子和正电子传播子计算了次晕初级通量增强因子的平均值和方差。我们利用Lavalle等人（2007）中介绍的统计方法，并与Monte Carlo计算结果进行交叉检查。通过跨越一些极端的配置的子晕和传播特性，我们发现，平均贡献的团块是可以忽略不计相比，光滑的暗物质组件。子晕不会导致信号的增强，除非它们具有某些极端（意想不到）的特性。这一结果是独立的性质的自湮灭暗物质候选人考虑，并提供精确的估计的理论和统计不确定性的反物质通量从暗物质子结构。在反物质通量测量中仍然可以预期光谱失真，但是我们的分析强烈反对调用大的甚至是轻微的团块增强因子的情况。
2008-02-14 astro-ph hep-ph
Indirect detection of Dark Matter with antimatter: Demystifying the clumpiness boost factors
在$Λ$宇宙学框架下，结构形成的层次方案预测了暗物质（DM）子晕的存在，其最小尺寸取决于DM的微观性质。在湮灭DM的背景下，这样的子结构预计将提高银河系中DM湮灭产生的初级宇宙线（CR）通量。这种增强作用长期以来一直被用来预测反物质CR谱上DM湮灭的印记。利用Lavalle等人（2007 b）开发的方法，我们（Lavalle等人，2007 a）准确地计算了正电子和反质子的助推因子，以及相关的理论和统计误差。为此，我们使用宇宙学N体模拟的最新结果和文献中发现的理论见解的汇编。我们发现，子晕不太可能显着提高反物质CRs的异国情调的生产。
2007-12-04 astro-ph
Flux of light antimatter nuclei near earth, induced by Cosmic Rays in the Galaxy and in the atmosphere
在唯象框架下计算了宇宙线与银河系星际物质和地球大气相互作用在地球附近产生的A ≤ 4的光反核通量。反核子的强子产生截面是基于最近对一组广泛的加速器数据的参数化。轻核的产生是使用聚结模型计算的。对于标准聚结模型，聚结半径与现有的实验数据拟合。非湮灭的非弹性散射过程的反氘核进行了讨论，并考虑到第一次通过一个更现实的程序比迄今为止使用的反质子。
2005-03-24 astro-ph
WIMP Gamma Rays From the Galactic Center with GLAST and Accelerator Comparison
我们将描述在银河系中心探测来自WIMP湮灭的伽马射线的前景，并将这种搜索与LHC和PAMELA等空间反物质实验的可能性进行比较。
2007-09-11 astro-ph hep-ph
Production of antimatter in the galaxy
天文学上的暗物质可以由弱相互作用的大质量物质组成，它们的相互湮灭应该会产生反物质粒子，并在相应的能谱中产生扭曲。银河系内宇宙射线的传播起着至关重要的作用，并简要介绍。其描述的不确定性导致相当大的变化，在预测的初级通量。这一点可以用反质子来说明。最后，迅速审查即将开展的各种项目及其潜在影响。
2006-01-26 astro-ph
On the detectability of gamma-rays from Dark Matter annihilation in the Local Group with ground-based experiments
最近的研究表明，最轻的超对称粒子可能是一个合适的暗物质候选者。在这个理论框架中，在高密度环境中的湮灭，比如暗物质晕的中心，可能会产生强烈的伽马射线通量。在本文中，我们讨论的可能性，检测签名的中性伴子湮灭在附近的星系与下一代地面探测器。
2003-07-02 astro-ph hep-ph
Macroscopically large antimatter regions in the baryon asymmetric universe
物质主导宇宙中反重子过剩宏观区域的存在可能是轻子数违反耦合的重子带电伪南部-戈德斯通场演化的结果。这些区域只有在其尺寸超过临界存活尺寸的情况下才能在与周围物质的湮灭中幸存下来。残存的反物质区内部具有高的原始反重子密度，这些反物质区的演化导致反物质星形成球状星团。在所选的方案中，反物质区域的起源伴随着封闭畴壁的形成，它可以坍缩成大质量的黑洞，沉积在高密度反物质区域内。这个事实可以给我们一个额外的提示，一个反恒星球状星团可能是一个坍缩的核心星团，它居住在我们的银河系。
2000-10-17 astro-ph hep-ph hep-th
Antimatter from supersymmetric dark matter
我们提出宇宙射线中的低能量反氘核作为间接探测超对称暗物质的一个新的可能的特征。由于反质子次级成分的能谱仍然被相当大的理论不确定性所破坏，寻找低能反氘核似乎是一个合理的选择。我们应用我们的计算AMS实验，当安装在国际空间站。如果AMS能发现一些低能量的反氘核，那么我们就应该认真地把它当作银河系暗晕中是否存在残余的大质量中性伴子的线索。
2000-06-16 astro-ph hep-ph
Gamma Rays from Neutralino Annihilation
计算了中性伴子在星系晕中湮灭产生的宇宙γ射线通量。我们的湮灭截面到两个光子的计算改进了现有的计算，包括精确的单圈图的振幅涉及希格斯玻色子玻色子和电荷子状态，以及那些涉及费米子和sfermion状态。超对称参数空间的调查表明，许多模型将在$3σ$水平与空气切伦科夫望远镜与$10^4 \meter^2 \yr$曝光。
1995-01-25 astro-ph hep-ph
Avatars of a Matter-Antimatter Universe
一个优雅对称的宇宙，由物质和反物质的大岛组成，绝不是不可能的。我回顾了导致通常的偏见，即宇宙只包含物质的观察。我讨论最近的工作推断，这种偏见可以转化为一个不可避免的结论。我认为，我们的理论信念不应该阻止在宇宙射线中直接寻找反物质。
1997-05-07 astro-ph
Limits from CGRO/EGRET Data on the Use of Antimatter as a Power Source by Extraterrestrial Civilizations
我认为，标准模型不允许大量存在冷反物质，因此，如果要检测到反质子湮灭的伽马射线特征，它必须代表新物理学或智能的行为。信号的时间可变性将有力地支持第二种选择。1991-1995年期间，康普顿伽马射线天文台上的EGRET实验在相关能量（30- 928 MeV）下扫描了整个天空。在这个数据库中搜索反质子湮灭信号只得到了流量的上限（从类星体2206+650 = 3EG J2206+6602探测到的有趣光谱可能与SETI无关）。全天的长期99上限是2.3 x 10^{-8}光子/（cm 2 s）;由于更高的漫射伽马射线背景发射，在银河平面内，这个上限是10倍。我给出了简短但定量的例子，说明这个极限对附近的智能活动意味着什么。
2002-06-15 astro-ph
A comparison between the detection of gamma rays and positrons from neutralino annihilation
我们研究了中性伴子暗物质在星系晕中湮灭产生的正电子和γ射线的间接探测。考虑HESS数据作为构成γ射线背景的谱，我们在具有非普适标量质量和Gaugino质量的一般超引力框架下比较了GLAST和PAMELA实验的前景。我们表明，与约10的升压因子，PAMELA将与GLAST典型的NFW尖形配置文件的竞争。
2006-11-23 astro-ph hep-ph
Antimatter research in Space
当今天体物理学和宇宙学面临的两个最引人注目的问题是理解弥漫在宇宙中的暗物质的性质，以及理解宇宙学反物质的明显缺失。对于这两个问题，在宽能量范围内对宇宙射线反质子和正电子的灵敏测量是至关重要的。许多不同的机制都可以产生反质子和正电子，从传统的反应到奇异的过程，如中性伴子湮灭。开放的问题是如此的根本（即：宇宙在物质和反物质中是对称的吗？）这一领域的实验可能在今后几年内引起最大的兴趣。在这里，我们将总结目前的情况，显示不同的假设和模型，以及实验测量需要导致一个更确定的情况。
2002-11-13 astro-ph hep-ex hep-ph
Diffuse Gamma Rays from WIMP Decay and Annihilation
我讨论了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的衰变和湮灭对漫射伽马射线背景的贡献。首先回顾了WIMP的宇宙学丰度的计算，并指出它与WIMP湮灭成较轻粒子的截面简单相关。讨论了WIMP衰变产生的河外背景辐射。我展示了如何观测上限的DEBRA可以用来约束衰减到光子的WIMP的属性，我提出了额外的新的约束，湮灭截面的酉性强加在这样的粒子。然后，我讨论伽马射线湮灭的弱相互作用粒子在晕，球状体，和磁盘的我们的星系，以及那些从弱相互作用粒子湮灭在大麦云云。(To出现在The Gamma Ray Sky with Compton GRO and SIGMA，Proceedings of the School，Les Houches，France，January 25-February 4，1994中。
1994-04-29 astro-ph hep-ph
Non-thermal X-rays from the Ophiuchus galaxy cluster and dark matter annihilation
我们调查的情况下，最近发现的非热硬X射线发射蛇夫座星系团起源于逆康普顿散射的高能电子和正电子产生的弱相互作用的暗物质对湮灭。我们表明，这种情况下，可以占X射线和无线电发射，提供的平均磁场的顺序为0.1微高斯。我们证明，GLAST将最终测试的暗物质湮灭假设。根据粒子暗物质模型，GLAST甚至可能探测到由暗物质对湮灭成两个光子产生的单色线。
2008-05-14 astro-ph hep-ph
Gamma rays from the neutralino dark matter annihilations in the Milky Way substructures
高分辨率模拟显示，在冷暗物质的情况下，结构形成的层次和大量的子结构生存在星系晕。如果子结构通过暗物质湮灭发射伽马射线，就可以探测到。在标准模型的最小超对称扩展框架下，计算了银河系次结构中暗物质湮灭的γ射线通量。从低能超对称性，特别是从子结构中的暗物质的密度分布的预测的不确定性进行了仔细的研究。计算在任何给定通量以上发射伽马射线的子结构的累积数目。从子结构的γ射线的可探测性进行了讨论。我们提出了通过地面大视场探测器探测这些信号的可行性。
2006-01-10 astro-ph hep-ph
On matter-antimatter separation in open relativistic material system
在平坦时空中考虑一个开放的（没有物理边界）重子对称系统。我们假设一个空间均匀地充满电磁辐射和物质物体，并且系统在任何惯性参考系中都是各向同性的。这意味着辐射和物质的坐标动量分布不依赖于参考系，系统应该处于混沌相对论运动状态。主要的相互作用过程是类物质合并、类物质湮灭和对产生。在这种近似下，我们得出的结论是，物质和反物质存在于一种混合的物质对象的形式，其特征是一个静态重子对称的质量分布在一个广泛的质量范围。换句话说，发生了物质-反物质空间分离。
1999-06-16 astro-ph
Can high energy neutrino annihilation on relic neutrinos generate the observed highest energy cosmic-rays?
聚集在星系晕或附近星系团晕中的大爆炸遗留的质量为$\sim 1$ eV的中微子上的高能$\sim 10^{21}$ eV中微子的湮灭被认为是通过强子Z衰变产生高能核子和光子的原因，这可能解释了探测到的大于10^{20}eV的宇宙射线的通量。我们发现，由这一过程产生的高能核子和光子的通量主要是在均匀的、非团簇的中微子背景上湮灭的，并且为了解释探测到的>10 ^{20}eV粒子的通量，10 ^{21}eV中微子的能量产生率需要>10^{48} erg/Mpc^3 yr。这个能量产生率，相当于宇宙的总光度，比解释大于10^{19}eV宇宙射线通量所需的高能核子产生率大4个数量级。因此，为了使中微子湮灭对探测到的大于10^{20}eV的宇宙射线的通量有显著贡献，就必须提出一种新的高能中微子源的存在，这种高能中微子源可能与大于10^{19}eV的宇宙射线源无关。
1998-04-02 astro-ph hep-ph
On the antimatter signatures of the cosmological dark matter subhalos
虽然PAMELA合作最近证实了宇宙射线正电子过剩，但回顾暗物质（DM）暗晕对预测的反物质信号的影响是很有趣的。我们还记得，根据一般的subhalo属性从理论宇宙学推断，并为DM具有恒定的湮灭截面，增强不可能是$\gtrsim$ 20的反物质产额。这个界限显然不同于γ射线的界限。我们还回顾了一些预测超对称基准模型在大型强子对撞机上观察到的宇宙学N体框架中得出的，同时说明了现有的差异来自N体实验和银河系的当前观测的配置文件。
2008-12-18 astro-ph
Challenges in Detecting Gamma-Rays From Dark Matter Annihilations in the Galactic Center
大气切伦科夫望远镜，包括HESS和MAGIC，已经探测到来自银河系中心区域的伽马射线光谱，其范围从$\sim$ 200 GeV或更低，到至少$\sim$ 10 TeV。虽然这种辐射的来源还不清楚，但光谱似乎表现为简单的幂律，这不是通过暗物质粒子湮灭产生的伽马射线的预期。相反，如果我们得出结论，这些伽马射线的来源是天体物理学的起源，这个光谱将构成一个背景，为未来的暗物质搜索使用伽马射线从这个地区。在本文中，我们将研究这种背景将如何影响GLAST等实验的前景，以探测银河系中心的暗物质。我们发现，只有一个狭窄的范围内的暗物质湮灭率是潜在的GLAST观察到这个新发现的背景下，并考虑到目前的限制EGRET和HESS。我们还发现，线发射的检测，而不是完全排除，只可能在一个非常狭窄的范围内的暗物质模型和晕配置文件。
2006-03-20 astro-ph hep-ph
The diffuse Galactic gamma-rays from dark matter annihilation
EGRET观测到的银河系弥散$γ$ -射线比传统的银河系宇宙线（CR）传播模型的预期值高出1 GeV以上。本文试图在超对称性框架下用暗物质湮灭来解决“GeV过剩”问题。与以往的工作相比，本文的工作有三个方面的改进：第一，通过考虑暗物质湮灭子结构，自然地再现了暗物质湮灭（DMA）产生的$γ$ -射线的方向无关的“增强因子”;最后，我们的新传播模型通过直接将DMA信号加到扩散$γ$背景中，可以给出扩散$γ$和反质子的一致结果。这是一个自洽的模型在几个可能的情况下，目前，并可以测试或优化即将到来的实验，如GLAST，PAMELA和AMS 02。
2008-10-01 astro-ph hep-ph
Difficulty of detecting minihalos via $γ$-rays from dark matter annihilation
分析计算和最近的数值实验表明，我们银河系中相当大的质量是以一种团簇的形式存在的，根据\cite{dms:05}，它可以像$10^{-6} \msun$一样轻。在这项工作中，我们估计的伽马射线通量预计从暗物质湮灭发生在这些微晕，假设大部分的暗物质是由中性伴子。我们生成模拟天空地图，显示预期的伽马射线信号的角分布。我们将它们与GLAST等卫星实验的灵敏度进行比较，发现可能的微晕探测确实非常具有挑战性。
2006-01-16 astro-ph hep-ph
Big Bang Nucleosynthesis with Matter--Antimatter Domains
我们调查大爆炸核合成（以下简称BBN）的宇宙环境中的小尺度物质/反物质域的分布为特征。在某些电弱重子发生的情况下，预测了重子非对称宇宙中反物质畴的产生。我们发现，宇宙反物质域的大小超过中子扩散长度在温度T约。1 MeV的能量对轻元素的产生有显著的影响。反物质的湮灭优先发生在中子上，使得反物质域可以产生相对于标准BBN场景的He-4丰度的减少。在极限情况下，所有的中子将在轻元素产生开始之前被移除，结果是一个有净重子数但没有轻元素产生的宇宙。一般来说，反物质域破坏BBN丰度产量和观测推断的原始丰度极限之间的一致性，这使我们能够推导出它们在早期宇宙中存在的极限。然而，如果只有少量的反物质存在，那么具有低氘和低He-4的BBN是可能的，这似乎是目前观测数据所支持的。
1998-06-12 astro-ph
Diffuse $γ$-rays and $\bar{p}$ flux from dark matter annihilation -- a model for consistent results with EGRET and cosmic ray data
在这项工作中，我们开发了一个新的传播模型的银河宇宙射线的GALPROP代码的基础上，包括贡献的暗物质湮灭。该模型预测兼容银河弥漫$γ$射线光谱与EGRET数据在所有的天空区域。给出了漫射$γ$射线经、纬分布的一致结果。此外，B/C、$^{10}$ Be/ $^9$ Be、质子、电子和反质子谱的计算结果也与宇宙线测量结果一致。在这个模型中，由于质子能量损失可以忽略不计，我们在没有引入大的涨落的情况下，得到了银河系中普遍的质子谱。考虑到暗晕的贡献后，暗物质湮灭信号被“增强”。该模型的另一个有趣的特点是，当采用与超新星遗迹数据兼容的源分布时，它可以更好地描述弥漫的$γ$射线，这与以前的研究不同。
2008-10-01 astro-ph hep-ph
Development of the Gaseous Antiparticle Spectrometer for Space-based Antimatter Detection
我们报告的进展，发展一种新的反物质探测方案。气体反粒子谱仪（GAPS）通过反物质在气体中形成奇异原子时发射的特征X射线来识别反物质。该方法提供了大的面积和视场，并具有良好的背景抑制能力。如果GAPS的概念得到成功验证，那么它将成为基于空间的间接暗物质搜索的理想候选者。GAPS可以探测到中性伴子湮灭产生的反氘核。一个适度的GAPS实验可以检测到中性伴子的所有最小超对称模型中的中性伴子质量是在50-350 GeV的质量范围。相比之下，地下搜索仅对该质量范围内的约1/2的超对称性参数空间敏感。
2003-06-27 astro-ph
A New Signature of Dark Matter Annihilations: Gamma-Rays from Intermediate-Mass Black Holes
我们研究了在质量在$10^2 \lsim M / \msun \lsim 10^6$范围内的中等质量黑洞周围的暗物质密度（迷你尖峰）增强中检测来自暗物质（DM）湮灭的伽马射线的前景。聚焦于两种不同的IMBH形成情景，我们表明，对于常见DM候选者的质量和截面的典型值，由DM在银河系前IMBH周围的绝热生长产生的小尖峰将是明亮的伽马射线源，这可以很容易地用大视场伽马射线实验（如GLAST）检测到，并进一步用较小的视场进行研究。更大面积的实验，如空气切伦科夫望远镜CANGAROO，HESS，MAGIC和VERITAS。许多伽马射线源与本星系群的发光成分无关，并且在DM粒子的质量上具有相同的能谱截止值，这些伽马射线源的探测将提供DM湮灭的潜在吸烟枪签名，并对中等质量和超大质量黑洞的性质提供新的认识。
2005-09-19 astro-ph hep-ph
Neutrinos from the Annihilation or Decay of Superheavy Relic Dark Matter Particles
鉴于越来越多的证据表明，最高能量的宇宙射线主要是质子，而不是伽马射线，我们讨论的前景，这些宇宙射线产生的衰变或湮灭的超重遗迹粒子。我们计算了由此产生的高能中微子能谱，并将计算结果归一化到超高能宇宙线能谱。我们表明，大多数scenerios已经受到限制，目前的限制放置的AMANDA实验。
2002-04-09 astro-ph hep-ph
Study of positrons from cosmic rays interactions and cold dark matter annihilations in the galactic environment
正电子和电子宇宙射线为研究银河系环境提供了一种互补的方法。实际的宇宙射线实验，如PAMELA和HEAT，已经在这一领域取得了令人兴奋的结果。观测到的正电子分数似乎大于实际的理论预测能量大于10 GeV。暗物质与超越标准模型理论的间接证据表明，宇宙射线信号中存在额外的贡献。我们研究和计算了一个通用的暗物质候选者的湮灭产生的正电子信号。特别分析了正电子湮没的典型特征以及CR传输物理对正电子信号的影响。此外，我们还研究了与原子核宇宙射线与星际气体之间的散射过程有关的正电子信号。我们分析了核截面、核宇宙线和CR传播物理中存在的不确定性的影响。正电子的传播是按照在核宇宙线研究中得到成功验证的双区传播模型来模拟的，它为研究宇宙线物理提供了一种分析方法。
2009-02-04 astro-ph hep-ph
Gamma-ray Constraints on Dark Matter Annihilation into Charged Particles
暗物质湮灭成为带电粒子必然伴随着伽马射线，通过辐射校正产生。来自末态粒子的内部韧致辐射可以产生硬伽马射线，直到暗物质质量，具有近似与模型无关的光谱。专注于湮灭成电子，我们计算强大的上限上的暗物质自湮灭截面$<σ_A v >_{e^+e^-}$使用伽马射线数据从银河系跨越广泛的能量，$\sim10^{-3} - 10^4$ GeV。我们还计算了其他带电轻子相应的边界。我们保守的假设，天体物理的输入，并证明我们的推导出的界限将得到加强，如果更强的假设，这些输入。在与$e^+e^-$湮灭相伴的终点附近，硬伽马射线的比例仅比直接湮灭为单能伽马射线的情况低$\alt 10^2$的一个因子。因此，$<σ_A v >_{e^+e^-}$上的结合比$<σ_A v >_{γγ}$上的结合弱相同的因子。带电轻子湮灭截面的上限与中微子定义的{ \it总}湮灭截面的上限进行了比较。
2010-02-01 astro-ph hep-ph
Amount of Antiprotons in Cosmic Rays due to Halo Neutralino Annihilation
我们评估的反质子-质子通量比，可以产生的中性伴子-中性伴子湮灭在星系晕，考虑最一般的组成为遗迹中性伴子和建模的中性伴子局部密度根据其遗迹丰度。我们发现，在混合中性伴子组合物的情况下，这个$\bar p/p$比高于纯希格斯或高吉诺。它示出了如何预期的改善灵敏度的新的测量的$\bar p/p$可以提供非常有用的信息，补充与其他实验手段可获得的。
1994-08-30 astro-ph hep-ph
Searches for Cosmic Antimatter
我们从实验高能物理学中知道，每当物质被创造出来时，同样数量的反物质也被创造出来。然而，我们生活在宇宙的一个大区域，在那里反物质只能占总质量的一小部分。自现代宇宙学开始以来，宇宙反物质问题就已经得到了解决，但尽管在文献中可以找到几种方法，但没有明确的答案。在本文中，我们将做一个历史性的回顾，我们将集中在已提出的直接和间接揭示宇宙中存在的宇宙反物质的实验技术。可以通过测量微波和伽马射线范围内的电磁辐射以及中微子味来进行间接搜索，而直接搜索则在于测量宇宙射线和探测较短的距离。最后，将目前宇宙反物质与物质比例的限制与未来实验的灵敏度进行了比较。
2006-06-13 astro-ph
Gamma rays from dark matter annihilation in the Draco and observability at ARGO
CACTUS实验最近从天龙座矮球状星系的方向观测到超过50 GeV的伽马射线。考虑到天龙座是暗物质主导的，伽马射线可能是通过天龙座晕中的暗物质湮灭产生的。在标准模型的最小超对称扩展的框架中，我们探索了CACTUS的伽马射线信号的参数空间。我们发现中性伴子的质量被限制在大约100 GeV ~ 400 GeV之间，天龙座暗晕轮廓的中心尖点是解释CACTUS结果的必要条件。然后，我们讨论了进一步的约束超对称参数空间的观测在地面ARGO探测器。据发现，参数空间可以强烈约束ARGO如果没有多余的Draco观察到高于100 GeV。
2006-03-01 astro-ph hep-ph
TeV gamma-rays and the largest masses and annihilation cross sections of neutralino dark matter
出于最近的结果的解释TeV伽马辐射从银河系中心，包括新的2004年HESS数据，作为暗物质粒子湮灭的副产品，我们解决的问题，最大可能的中性伴子质量和对湮灭截面在超对称模型。扩展参数空间的极小模型，如mSUGRA和mAMSB的情况下，一般的软超对称性打破希格斯质量提供了最大可能的对湮灭率，对应于共振湮灭中性伴子最大的高吉诺-希格西诺混合。采用模型无关的方法，我们提供了分析和数值上限的中性伴子对湮灭截面。一个可能的漏洞是由非微扰电弱共振的发生，我们也考虑在这里的情况。然后，我们表明，在极端的情况下，在胶子（共）湮灭的QCD效应的彻底列入，使中性伴子的质量在数百TeV的范围内，远远超出了s波么正性约束，可行的暗物质的候选人。最后，我们概述了中性伴子的质量和截面的模型热产生的WMAP遗迹丰度的范围，从而提供“最佳情况”的间接超对称暗物质探测率的参考值。
2005-10-27 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy cosmic rays from dark matter annihilation
成团超重暗物质的湮灭为低能宇宙射线的起源提供了一个有趣的解释。预测的各向异性信号为这种情况提供了独特的签名。
2002-05-10 astro-ph
Observability of Gamma Rays from Dark Matter Neutralino Annihilations in the Milky Way Halo
最近在N体模拟冷暗物质晕方面的进展表明，在中心附近有一个相当大的密度增强。这意味着，例如，来自中性伴子暗物质湮灭的$γ$射线信号与基于具有大核心半径的等温球模型的旧估计相比将显著增强。另一项重要的发展涉及新的空间和地面探测器，这些探测器将覆盖50至300 GeV之间的窗口，在这一窗口目前没有宇宙$γ$射线数据。第三，对中性伴子湮灭产生的$γ$ -射线线信号（相对宽度为$10^{-3}$的尖峰）的新计算揭示了一个迄今为止被忽视的贡献，对于重类希金森中性伴子，它给出的湮灭率比以前预测的大一个数量级。我们做了详细的现象学研究的可能的检测率给出这三条新的信息。我们表明，拟议中的惠普尔望远镜的升级将使其敏感的参数空间区域，与计划中的新一代空气切伦科夫望远镜阵列可能有实质性的改进。我们还评论GLAST卫星探测器的潜力。连续$γ$ -射线产生的中性伴子湮灭到主模式的评价也做了。结果表明，高速率模型和非常峰值晕模型的组合已经严重限制现有的数据。
1997-12-23 astro-ph hep-ph
Cosmic rays through the Higgs portal
我们考虑电弱单线态暗物质的质量与希格斯质量相当。单重态被假定通过与希格斯粒子的微扰耦合与标准物质耦合。质量与希格斯质量相当的单重态的湮灭主要取决于湮灭截面中W、Z和希格斯峰的接近程度。我们发现在星系晕中，来自微扰耦合单线态湮灭的连续光子谱可以达到EGRET弥散γ射线通量的每密耳几个的水平。
2008-07-16 astro-ph hep-ph
Ultra-high energy cosmic rays from annihilation of superheavy dark matter
我们考虑了超高能宇宙射线起源于残余超重暗物质粒子湮灭的可能性。我们发现，<sigma_A v>如果超重暗物质遵循Navarro-Frenk-White密度分布，则需要~ 10^{-26} cm ^2（M_X/10^{12}GeV）^{3/2}的截面来解释观测到的超GZK事件的发生率。这将需要对湮灭截面有极大的-l贡献。我们还计算了可能的签名，从湮灭在亚星系团的暗物质，并发现，从子块的信号占主导地位，并可能解释所观察到的流量与一个小得多的横截面比如果超重暗物质是平滑分布。最后，我们讨论了预期的各向异性的到达方向的宇宙射线，这是一个特征签名的这种情况。
2001-11-19 astro-ph hep-ph hep-th
Neutralino annihilation gamma-rays from clumps and the LMC
我们讨论了银河系晕中由于中性伴子湮灭而形成的暗物质团块的可探测性。然后，我们集中在一个已知的"团块“，大麦云云。
2003-06-26 astro-ph
Ultrahigh energy cosmic rays from collisional annihilation revisited
我们重新研究超重暗物质粒子在暗物质密度尖峰的星系晕碰撞湮灭作为一个可能的源的高能宇宙射线。我们估计可能的流量的方式，不依赖于详细的假设密度分布的暗物质团块。结果证实了超重暗物质在幺正性界限以下的碰撞湮灭和湮灭截面是相容的，如果粒子能在暗物质亚结构中形成致密的核，并提供了核尺寸和密度的估计。在皮埃尔·俄歇天文台运行的几年内，将对随后在星系晕中的星团源分布进行测试。
2005-05-27 astro-ph
Neutralino annihilation into gamma-rays in the Milky Way and in external galaxies
我们讨论的伽马射线信号从暗物质湮灭在我们的银河系和外部对象，即大麦云，仙女座星系（M31）和M87。我们推导出的最小超对称标准模型的低能量实现的通量预测，并将它们与EGRET，CANGAROO-II和HEGRA的当前数据进行比较，并与新一代卫星实验的能力，如GLAST，和地面切伦科夫望远镜，如VERITAS。我们发现通量低于解释CANGAROO-II（朝向银河系中心）和HEGRA（来自M87）所显示的伽马射线过量的可能迹象所需的水平。就未来的实验而言，我们表明，只有来自银河系中心的信号可以访问卫星实验和ACT，即使这需要非常陡峭的暗物质密度分布。
2004-08-30 astro-ph hep-ph
Search for very high energy gamma-rays from WIMP annihilations near the Sun with the Milagro Detector
中性伴子，最轻的稳定超对称粒子，是天文学上失踪的“暗物质”的强有力的理论候选者。大量这样的中性伴子可以在太阳附近积累，当它们在散射时失去能量并被引力捕获时。这些中性伴子的成对湮灭可能产生非常高能量（VHE，高于$100 GeV$）的伽马射线。Milagro是一个空气簇射阵列，它使用水切伦科夫技术来探测广泛的空气簇射，能够以$0.75^{\circ}$的角分辨率观测来自太阳方向的甚高能量辐射伽马射线。对Milagro在太阳下暴露1165小时的数据进行分析，首次尝试探测太阳系捕获的中性伴子湮灭产生的TeV伽马射线，并没有显示出统计上显著的信号。由此产生的限制，可以设置在伽马射线通量由于近太阳中性伴子湮灭和中性伴子截面。
2004-05-14 astro-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays: The Annihilation of Super-Heavy Relics
我们研究了超高能宇宙射线（UHECR）起源于星系晕中残余超重（SH）暗物质湮灭的可能性。为了拟合UHECR上的数据，如果SH暗物质遵循Navarro-Frenk-White（NFW）密度分布，则需要$<σ_Av>\sim 10^{-26}\textrm{cm}^2 (M_X/10^{12} \textrm{GeV})^{3/2}$的横截面。这将需要对湮灭截面有极大的- $l$贡献。我们的计算的一个有趣的发现是，在亚星系团的暗物质的湮灭占主导地位的湮灭在光滑的暗物质晕，从而意味着更小的值的截面需要解释观测到的通量的UHECR。
2001-11-28 astro-ph
Indirect Evidence for WIMP Annihilation from Diffuse Galactic Gamma Rays
在1 GeV以上的弥漫星系伽马射线数据中，EGRET过剩显示了暗物质WIMP湮灭的所有预期特征：a）它存在，并且在所有天空方向上都有相同的光谱，而不仅仅是在星系平面上。b）过剩的强度显示了$1/r^2$的轮廓，这是在银盘外的一条平坦的旋转曲线上所期望的，另外在银盘中还有一个有趣的子结构，它是一个在距离星系中心14 kpc处的甜甜圈形环。在这个半径上，一个恒星环表明可能有一个矮星系坠落，这可以解释DM密度的增加。从多余的WIMP质量的光谱形状估计为50和100 GeV之间，而从强度的晕轮廓重建。给定WIMP的质量和强度，可以计算出环的质量，这可以解释旋转曲线在大约11 kpc处斜率的特殊变化。这些暗物质湮灭的信号与超对称性是相容的，并且与传统星系模型对EGRET数据的拟合相比，具有超过10个标准偏差的统计显著性。统计学上的显著性与上面提到的所有特征相结合，提供了一个有趣的暗示，即EGRET过剩确实是暗物质湮灭的信号。
2004-12-23 astro-ph hep-ph
Indirect detection of neutralino dark matter
暗物质探测实验越来越接近探测非重子暗物质的初级粒子物理候选者所需的灵敏度。间接探测方法包括在来自地球或太阳中心的宇宙射线和高能中微子中寻找反物质和伽马射线，特别是伽马射线线，这些射线和中微子是由暗物质粒子的吸积和湮灭引起的。综述了近年来在理论和实验方面的进展。
1999-02-11 astro-ph hep-ph
Dark Matter and Gamma-Rays From Draco: MAGIC, GLAST and CACTUS
矮球状星系天龙座长期以来被认为可能是通过暗物质湮灭产生的伽马射线的最亮点源之一。最近对这个天体的研究发现，它在潮汐条纹中基本上保持完整，并且可能比以前认为的更大。在这篇文章中，我们将重新审视天龙座作为暗物质湮灭辐射的来源，并考虑到这些新的观测限制。我们讨论了MAGIC和GLAST实验探测天龙座暗物质的前景，以及EGRET观测的限制。我们还讨论了CACTUS实验已经检测到来自天龙座的伽马射线的可能性。我们发现，这是很难产生的流量CACTUS报告不诉诸非热产生的WIMP和/或Draco的暗物质分布的密度尖峰由于存在一个中等质量的黑洞。我们还发现，对于大多数湮灭模式，CACTUS对Draco的积极探测与EGRET所看到的事件的缺乏不一致。
2006-01-03 astro-ph hep-ph
A Search for Z=-1 Dark Matter Annihilation Products in Cosmic Rays with AMS-01
宇宙中的大部分物质还没有被光学观测到，它们被称为暗物质。超对称中性伴子提供了一个有趣的暗物质候选者，它可能在我们的星系中自我湮灭，产生在宇宙射线光谱中可见的粒子。在10天的航天飞机飞行中，AMS-01探测器记录了超过1亿次宇宙射线事件。该分析在AMS-01 Z=-1光谱中寻找中性伴子湮灭的产物，并使用结果来限制超对称和暗物质晕分布模型的兼容性。
2008-09-05 astro-ph
Anti-proton and positron Cosmic Rays from Dark Matter annihilation around Intermediate Mass Black Holes
中等质量黑洞（IMBH）是超大质量黑洞（SMBH）的候选者，其中一些可能仍然在银河系中徘徊。在湮灭暗物质（DM）的背景下，它们预计会驱动巨大的湮灭率，因此可能会显着增强预期来自星系晕DM湮灭的初级宇宙射线（CR）。在这篇论文中（原始论文是Brun et al. 2007），我们简要解释了估算这种奇异贡献对反质子和正电子CR谱的方法，以及与IMBH性质相关的统计不确定性。我们发现，为了$10^4$的外来通量的助推因子，但与非常大的统计不确定性。
2007-12-05 astro-ph
Evidence for Dark Matter Annihilation from Galactic Gamma Rays?
扩散星系EGRET伽马射线数据显示，与传统的银河系模型的预期相比，超过1 GeV的能量明显过剩。在天空的各个方向都可以看到相同的光谱，正如暗物质（DM）湮灭所预期的那样。这一假设进行了详细研究。过剩的能谱被用来限制WIMP质量的50-100 GeV的范围内，而天空图被用来确定晕结构，这是一致的三轴等温晕与额外的增强暗物质在光盘。后者与我们银河系周围距离为14千秒差距的恒星环密切相关，被认为起源于矮星系的潮汐破裂。它表明，这个环的DM与质量的$\approx 2\cdot 10^{11} M_\odot$的原因在旋转曲线的斜率在$R=1.1R_0$和大的局部表面密度的光盘的神秘变化。晕的总质量被确定为$3\cdot 10^{12} M_\odot$。一个尖点轮廓是绝对排除描述伽马射线数据。这些暗物质湮灭的信号与超对称性兼容，提升因子为20以上，与传统的银河系模型相比，具有超过$10σ$的统计显著性。后者与上面提到的所有特征相结合，提供了一个有趣的暗示，即EGRET过剩确实是暗物质湮灭的间接证据。
2004-08-19 astro-ph hep-ph
Monopole Annihilation and Highest Energy Cosmic Rays
已经探测到能量超过$10^{20}\eV$的宇宙射线。这些最高能量的宇宙射线的来源仍然未知。现有的天体物理加速机制在将粒子加速到这些能量方面遇到了严重的困难。文献中提出了这些粒子是由宇宙拓扑缺陷衰变产生的替代方案。在本文中，我们研究的可能性产生的最高能量的宇宙射线，通过一个过程，涉及到形成亚稳态的磁反磁束缚态和随后的崩溃。重的质子-反质子对构成的单极子的湮灭可以产生高能核子，γ射线和中微子，我们估计和讨论的预期流量与实验数据迄今为止。我们所考虑的单极子是在宇宙早期大统一能量尺度下的相变中可能产生的。我们发现，可观测到的宇宙线通量可以产生与目前的界限兼容的丰度。
1994-12-15 astro-ph
Diffuse cosmic gamma-rays at 1-20 MeV: A trace of the dark matter?
对银河系核心的几次独立观测表明了迄今无法解释的能量来源。最著名的例子是511 keV的谱线，它已经被证明很难用传统的天体物理正电子源来解释。一个类似但不太为人所知的谜团是COMPTEL在1-20 MeV的宽能量范围内探测到的过量伽马射线光子。这样的光子很难通过已知的天体物理来源产生。在这项工作中，我们表明，暗物质的形式，密集的反物质液滴提供了一个自然的解释，在1-20兆电子伏范围内观测到的伽马射线通量。我们认为，这样的光子必须始终伴随着511 keV线，因为它们在我们的框架内由相同的机制产生。我们计算了1-20 MeV γ射线的能谱和强度，发现与COMPTEL数据一致。
2007-11-26 astro-ph hep-ph
