Constraining dark matter by the 511 keV line
在过去的几十年里，观测表明，银河系中心存在着无法解释的高正电子产生率（强511 keV线）。通过利用百万年前银河系中心附近曾经存在大量高密度气体的事实，我们模拟了由于暗物质湮灭而产生的正电子的速率。我们考虑了银河系中心超大质量黑洞对暗物质密度的绝热收缩效应，并对可能的湮灭通道和暗物质质量范围进行了详细的计算.我们发现，只有三个湮灭通道（$μ^+μ^-$，$4e$和$4 μ$）可以提供所需的正电子产生率，并满足严格的约束的伽玛射线观测。特别是，$μ^+μ^-$通道的约束质量范围是$m \approx 80-100$ GeV，这是接近的质量范围获得的暗物质的解释GeV的伽马射线和正电子过剩。换句话说，该方案可以同时提供所需的正电子产生率来解释银河系中的511 keV辐射、正电子过剩和GeV γ射线过剩，并且与超大质量黑洞的绝热生长模型所导致的密度尖峰是相容的.
2018-06-19 astro-ph.HE
The cosmic-ray positron excess from a local Dark Matter over-density
我们发现PAMELA和AMS测量的宇宙线正电子过剩可能是由局部过密度的暗物质湮灭引起的。在这样的背景下，亲轻子DM是不需要的，并且与正电子数据的良好拟合，与反质子和γ射线测量一致，获得了对$WW$、$hh$、$ZZ$、$ t \bar t$、$b \bar b$、$q\bar q$通道的DM湮灭。经典的暗物质候选者，例如具有标准热湮灭截面的纯超对称Wino，可以拟合正电子过剩，而无需对暗物质属性进行任何额外的假设。
2013-07-12 astro-ph.HE hep-ph
Can dark matter annihilations explain the AMS-02 positron data?
我们发现，没有暗物质模型与传统的各向同性密度分布可以提供一个令人满意的解释宇宙正电子过剩，同时符合费米-LAT数据的弥漫伽玛射线背景。
2017-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
The High Energy Cosmic Ray Electron Spectrum measured by Fermi Gamma-Ray Space Telescope: some possible interpretations
费米大口径望远镜（LAT）提供了从20 GeV到1 TeV的高能量宇宙线电子正电子（CRE）谱的测量，其精度是前所未有的。最近，这个范围已经扩展到~ 7 GeV。该光谱没有显示出显著的特征，并且比从先前的几个实验中推断出的要难得多。虽然单独报道的费米-LAT数据可以用单个（电子主导的）银河系成分来解释，但当与其他补充实验结果相结合时，特别是H.E.S.S.测量的CRE光谱，特别是PAMELA测量的正电子分数，似乎需要额外的电子和正电子分量。我们表明，银河系恒星中电子-正电子对的加速可能为所有这些结果提供一个自然的（尽管不是唯一的）解释。
2009-12-19 astro-ph.HE
A no-go theorem for the dark matter interpretation of the positron anomaly
PAMELA和AMS-02观测到的高能宇宙正电子过剩，可以认为是暗物质衰变或湮灭的结果。我们表明，最近的FERMI/LAT测量的各向同性漫射伽马射线背景施加严重的限制暗物质的解释，使他们实际上不一致。
2016-07-08 astro-ph.HE hep-ph
Fermi Constrains Dark Matter Origin of High Energy Positron Anomaly
费米测量的高纬度伽玛射线背景强烈约束衰变暗物质的起源为1- 100 GeV的银河系正电子异常测量PAMELA。出射的正电子对微波背景的逆康普顿散射会在100-200 MeV的伽马射线背景中产生一个凸起，这个凸起会在这些能量下从观测到的背景中突出。因此，正电子被限制在衰变过程中以约100 GeV和约250 GeV之间的典型能量出现。通过只考虑多余的正电子和电子的γ射线发射，我们得到一个最小的扩散γ射线通量，除了正电子光谱假设，是独立的实际衰变模式。任何由暗物质衰变直接产生的伽马射线都会导致一个额外的信号，使观测极限更加严重。根据最近对低质量暗物质子结构增强的估计，暗物质子结构中湮灭产生的正电子能量存在类似的约束，对这种子结构的改进模拟将进一步加强这一约束。
2010-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
CALET's Sensitivity to Dark Matter Annihilation in the Galactic Halo
CALET（量热电子望远镜）于2015年8月安装在国际空间站上，直接测量电子+正电子宇宙射线通量高达20 TeV。它的质子排斥能力为1：10^5，孔径为1200 cm ^2 sr，即使在远高于1 TeV的情况下也能提供良好的统计数据，同时还具有2%的能量分辨率，这使它能够探测光谱中的精细结构。这种结构可能起源于暗物质湮灭或衰变，使得间接暗物质搜索成为CALET的主要科学目标之一，例如识别附近超新星遗迹的特征，研究重核光谱和伽马天文学。AMS-02关于正电子分数和总电子+正电子通量的最新结果可以用参数化拟合，包括单个脉冲星作为具有指数截止的额外幂律源，其发射等量的电子和正电子。正电子过剩的单脉冲星的情况下外推到TeV区域和预期的CALET数据，这种情况下进行了模拟。在此基础上，计算了CALET对星系晕中暗物质湮灭的敏感性。结果表明，CALET可以显着改善的限制相比，目前的数据，特别是对于那些暗物质候选人，具有大部分的湮灭直接进入电子+正电子，如LKP（Lixuria卡鲁扎-克莱因粒子）。
2015-10-12 astro-ph.HE
Interpretation of the cosmic ray positron and antiproton fluxes
在动能为1-350 GeV的宽范围内，精确测量了宇宙线正电子和反质子的谱形。在这个范围的较高部分（E > 30 GeV），e+和pbar都很好地用幂律描述，光谱指数γ [e+] = 2.77 ± 0.02和γ [pbar] = 2.78 ± 0.04，它们彼此近似相等，并且与质子的光谱指数近似相等。在相同的能量范围内，正电子/反质子通量之比近似为2.04 ± 0.04，这与传统产生机制计算的e_/pbar之比是一致的，在传统产生机制中，反粒子是在初级宇宙射线与星际气体的非弹性相互作用中作为次级粒子产生的。在较低能量下的正电子/反质子比明显更高（对于1 GeV左右的E，达到近似值e+/pbar = 100），但在1-350 GeV的整个能量范围内，通量比与等于传统机制中的产生速率比一致，因为低能反质子的产生在与静止靶的碰撞中被运动学抑制。这些结果有力地表明，宇宙线正电子和反质子作为强子相互作用中的次级粒子有着共同的起源。这一结论对银河系中宇宙射线的天体物理学具有广泛的意义。
2017-02-01 astro-ph.HE
Reexamine the dark matter scenario accounting for the positron excess in a new cosmic ray propagation model
本文结合宇宙射线传播的最新进展，在空间依赖传播模型中重新审视暗物质解释正电子过剩的情景，发现所需湮灭率更小，且μ+μ-通道能完美拟合AMS-02数据并满足γ射线和CMB约束。
2024-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Positrons from cosmic rays interactions and dark matter annihilations
电子和正电子宇宙射线之谜引发了天体粒子物理学领域的一场革命。人们提出了许多假设来解释HEAT和PAMELA实验中观察到的能量大于几个GeV的正电子分数的意外上升。在这项工作中，我们研究了与暗物质湮灭和次级产生有关的正电子宇宙射线的来源。在这两种情况下，我们考虑了与暗物质物理，核物理和宇宙射线传播相关的不确定性的影响，发现最大的不确定性来自传播。我们发现，一些关键的功能，目前在正电子信号从暗物质湮灭保存，即使不确定性。此外，我们研究了在电子通量的小变化下正电子分数的稳定性，这通常被认为是已知的，我们发现，仅考虑电子通量的观测不确定性就足以显着改变正电子分数的能量范围内观察到过量。
2010-09-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Galactic positrons and electrons from dark matter and astrophysical sources
电子和正电子宇宙射线的观测引发了关于此类粒子起源的激烈争论。它们在银河系介质中的传播是根据一个成功测试的两区传播模型。研究了与它们的传播和产生有关的三种情况下的理论不确定性：次级产生，暗物质湮灭，和起源于超新星遗迹。
2009-07-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic-Ray Positrons Strongly Constrain Leptophilic Dark Matter
宇宙射线正电子一直被认为是暗物质湮灭的有力探测器。特别是，无数关于正电子分数意外上升的研究一直在争论它的暗物质或脉冲星起源。在本文中，我们反而研究了AMS-02探测硬亲轻子暗物质候选者的非常精确的正电子测量的潜力，这些候选者不具有与所观察到的大部分正电子过剩相似的光谱特征。利用一个详细的宇宙射线传播模型，其中包括一个主要的正电子通量产生的银河系恒星，除了由氦和质子测量约束的二次组件，我们产生了一个强大的适合当地的正电子通量和光谱。我们没有发现与亲轻子暗物质相关的光谱凸起的证据，并设置强约束的暗物质湮灭截面低于热湮灭截面的暗物质质量低于60 GeV和380 GeV的湮灭到$τ^+τ^-$和$e^+e^-$，分别在我们的默认模型。
2022-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Comment on Calculation of Positron Flux from Galactic Dark Matter
银河系中暗物质粒子湮灭或衰变产生的高能正电子可以作为暗物质的重要间接特征。在给定的暗物质模型中计算正电子通量需要求解输运方程，该方程考虑了正电子与物质和银河系磁场的相互作用。现有的计算解决了扩散区内的方程，银河磁场限制正电子，并假设在这个区域的边界上消失的正电子密度。然而，在许多模型中，暗物质晕的很大一部分位于扩散区之外。在那里产生的正电子可以进入扩散区并被捕获，可能到达地球并增加预期的通量。我们计算了各种型号的这种增强。我们还评估了额外正电子在星光和宇宙微波背景上的逆康普顿散射所产生的高能光子通量的预期增强。在这两种情况下，我们发现最大的通量增强的顺序为20%。
2010-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Proposition of FSR Photon Suppression Employing a Two-Positron Decay Dark Matter Model to Explain Positron Anomaly in Cosmic Rays
针对宇宙射线正电子异常，提出双正电子衰变暗物质模型以抑制FSR伽马辐射，兼顾正电子与伽马数据约束。
2023-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Absolute electron and positron fluxes from PAMELA/Fermi and Dark Matter
我们提取的正电子和电子通量的能量范围为10 - 100 GeV的PAMELA和费米LAT结合最近的数据。由此得到的{ \it绝对正电子和电子}通量分别服从幂律：$E^{-2.65}$和$E^{-3.06}$，这可以由PAMELA即将获得的数据证实。即使次级正电子通量的不确定性被添加到银河系正电子背景中，正电子通量似乎也表明能量为$E\gsim 50$ GeV的过量。这为我们考虑新的物理学提供了足够的动力，比如暗物质的湮灭或衰变，作为宇宙射线中过量正电子的起源。
2009-07-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The electron plus positron spectrum from annihilation of Kaluza-Klein dark matter in the Galaxy
宇宙额外维理论中最轻的Kaluza-Klein粒子（LKP）是冷暗物质（CDM）的最佳候选者之一。当LKP对在CDM集中的银河系中心附近湮灭时，有一些模式产生电子和正电子作为最终产物，我们将它们分为两个部分。其中之一是“线”分量，它直接湮灭成电子-正电子对。另一个是“连续体”成分，它由通过某些衰变模式二次产生的电子和正电子组成。在到达地球之前，电子和正电子的方向被银河磁场随机化，它们的能量通过能量损失机制降低。我们假设LKP的质量范围在300 GeV到1500 GeV之间。我们计算了电子加正电子在星系晕中传播到地球后的能谱，并分析了产生的能谱和正电子分数。我们还指出，观察到的正电子分数的能量依赖性很好地再现了“线”和“连续”成分的混合。我们可以通过假设描述星系晕中暗物质浓度的适当增强因子来拟合电子加正电子谱和正电子分数。然而，如果我们只考虑AMS-02的观测数据，很难用一个单独的增强因子来解释电子加正电子谱和正电子分数。
2017-02-22 astro-ph.HE hep-ph
Development of dark disk model of positron anomaly origin
暗盘模型可以弥补宇宙射线中正电子异常的暗物质解释。PA解释的主要困难与DM湮灭或衰变中不可避免地产生的宇宙γ辐射有关，导致与各自观测数据的紧张关系。在银盘中集中的“活跃”（产生CR）DM成分的引入加剧了这种紧张局势。前面我们考虑了双轻子模，选择分支比以最佳方式拟合所有观测数据。在同一暗盘模型的框架下，我们考虑了两种情况：两体末态湮灭和四体末态湮灭，在每种情况下，轻子末态湮灭中加入了一个夸克模。结果表明，在其他参数（CR传播、背景、盘高）不变的情况下，从观测数据描述的质量来看，四体模式的情况略好于二体模式。DM粒子质量的值在350 GeV和500 GeV附近分别对2体和4体模式更有利。更高的值将改善对正电子数据的描述，但由于不必要的更丰富的高能伽马产生，对伽马辐射数据的解释阻止了它。包含夸克模式改善了一点拟合数据在4-和2-体模式的情况下，与天真的期望。事实上，夸克模的γ产额比大多数轻子模的γ产额都要大，但由于夸克模的末态强子多重数更大，所以夸克模的γ产额更软。
2018-02-13 astro-ph.HE
Quantitative study of the AMS-02 electron/positron spectra: implications for the pulsar and dark matter properties
AMS-02刚刚公布了对宇宙电子和正电子谱的空前精确的测量结果。本文通过对AMS-02的电子能谱和正电子能谱的整体拟合，结合更新的正电子分数数据，对AMS-02的结果进行了定量研究。采用马尔可夫链蒙特卡罗算法进行拟合。同时测定了贡献额外正电子的暗物质或暗物质的原电子能谱和参数。我们发现在$\sim 60$ GeV处初级电子能谱有硬化现象。有了这样一个背景光谱的新特征，暗物质和暗物质都可以很好地解释AMS-02的结果。在暗物质的情况下，正电子分数在$\sim 300$ GeV的下降，然而，受到费米$γ$射线观测非常强的约束。拟合结果还表明，有对流的传播模型可能比再加速模型更有利于轻子数据。
2015-02-15 astro-ph.HE hep-ph
Accreting Primordial Black Holes as Dark Matter Constituents
本研究提出原初黑洞通过磁性吸积正电子素等离子体增长质量，可解释当前宇宙暗物质丰度，并在背景伽马辐射为霍金辐射的假设下排除Bondi吸积。
2024-03-05 astro-ph.HE
Origin Of The Cosmic Ray Positrons Observed Near Earth- Meson Decay Or Dark Matter Decay?
我们证明了在地球附近观测到的高能宇宙线正电子的通量是由初级宇宙射线（CR）在本地星际介质中产生的介子衰变所预期的。
2015-10-07 astro-ph.HE hep-ph hep-th
A new look at the cosmic ray positron fraction
在$\sim$ 10 GeV以上，宇宙射线中的正电子分数被发现是一个稳定增加的能量函数。这种行为与标准的天体物理学机制相矛盾，在标准的天体物理学机制中，正电子是次级粒子，是初级宇宙射线在星际介质中传播时相互作用产生的。观测到的正电子部分的异常引发了很多兴奋，因为它可以被解释为银河系中存在暗物质物种的间接标志。或者，它也可能是由附近的天体物理来源产生的，比如太阳能。这两种假设都探讨了在这项工作中，根据最新的AMS-02正电子分数测量。本文用半解析双区模型描述了银河系中初级正电子和次级正电子的输运。MicrOMEGAs被用来模拟由暗物质物种产生的正电子通量。来自天体物理源的正电子分数的描述是基于ATNF目录中包含的脉冲星观测。我们发现，质量的青睐暗物质候选人总是大于500 GeV。唯一符合众多伽马射线和宇宙微波背景边界的暗物质是一种粒子，它通过轻标量或矢量介体湮灭成四个轻子，混合了τ（75%）和电子（25%）通道，质量在0.5到1 TeV之间。正电子异常也可以用一个天体物理源来解释，并给出了ATNF星表中的五颗正电子星。这些结果是用最适合B/C比的宇宙射线输运参数获得的。传播参数的一致性是非常重要的。例如，在WIMP湮灭到质量平面的截面中，它们掩盖了从正电子数据导出的误差等值线。
2015-01-21 astro-ph.HE
$Z_3$ Scalar Dark Matter with Strong Positron Fluxes
我们探讨了一类简化的扩展标准模型包含一个复杂的单重标量作为暗物质的候选人伴随着一个矢量状轻子作为调解人，都负责下一个新的$Z_3$对称性。在其最简单的形式中，新物理学仅与右手电子耦合，并且该模型能够在高达几TeV的电弱尺度周围容纳正确的暗物质遗迹丰度，从而避开了微扰、对撞机和暗物质搜索的最强约束。此外，该模型是能够提高自然正电子通量的几个数量级，呈现盒形谱。这个框架打开了许多唯象的可能性，取决于新领域的量子电荷分配。
2023-01-24 astro-ph.HE hep-ph
R-violating Decay of Wino Dark Matter and electron/positron Excesses in the PAMELA/Fermi Experiments
我们表明，R-宇称违反衰变的质量\sim 3 TeV的维诺暗物质可以自然地解释的流量和光谱形状的宇宙射线电子和正电子观测的PAMELA和费米卫星。为了给这种情况提供理论基础，我们还提出了一个模型，三线性R宇称破缺出现的系数被引力子质量的幂所抑制，这自然导致Wino寿命为O（10^26）sec。
2009-05-04 astro-ph.HE hep-ph
Does the high-energy AMS-02 positron flux originate from the dark matter density spikes around nearby black holes?
本文探讨了高能AMS-02正电子通量可能源自附近黑洞周围暗物质密度峰值的可能性，并通过暗物质湮灭机制提出新解释。
2025-09-16 astro-ph.HE hep-ph
Dipole-interacting Fermionic Dark Matter in positron, antiproton, and gamma-ray channels
在正电子、反质子和光子通道中考虑了偶极相互作用暗物质湮灭产生的宇宙线信号。正电子通道中的预测信号可以很好地解释费米LAT、PAMELA、HEAT和AMS-01实验中质量大于100 GeV的暗物质的过量正电子分数，增强因子为30-80。实验中反质子与质子的比例不超过这个比例也对这种情况产生了严格的限制。利用这些增强因子，研究了来自星系晕的预测信号和靠近银心区域的单能γ射线（单色光子）信号。还考虑了最近基于费米LAT数据和计划实验AMS-02中单色线的潜在探测的试探性分析的伽马射线过量。
2013-01-21 astro-ph.HE hep-ph
Secondary Production as the Origin for the Cosmic Ray Positron Excess
阿尔法磁谱仪已经发布了宇宙射线的高精度数据，并证实了相对于星际介质中宇宙射线相互作用的预期，正电子过量。一个令人兴奋的和众所周知的可能性过剩是生产的电子-正电子对的湮灭暗物质粒子在晕的银河系。基于2000年SMILI实验结果和其他天体物理观测结果，我们构建了一个新的宇宙射线传播的设想，其中正电子过剩是由于次级产生。从一个简单的启发式的角度来看，该方案进行了研究，并在使用GALPROP的扩散再加速模型的约束。每种方法的结论彼此一致，表明该方案与观测到的正电子通量一致，而不需要任何暗物质或其他外来的生产机制。
2016-01-05 astro-ph.HE
Pulsar interpretation for the AMS-02 result
AMS-02合作刚刚发表了宇宙正电子分数$e^+/(e^- + e^+)$的高精度测量结果，该分数随能量从$\sim 5$ GeV上升到$\sim 350$ GeV。结果表明，存在初级电子/正电子源来解释正电子过剩。在这项工作中，我们调查的可能性，附近的成熟恒星是主要的正电子源。通过对数据的拟合，我们发现来自附近单个脉冲星（如Geminga或Monogem）的正电子谱指数为$α\sim 2$的正电子谱可以解释AMS-02的结果。我们还调查了高能正电子产生的可能性，在ATNF目录中的多个已知的质子。这种情况也可以很好地拟合AMS-02数据。未来精确测量正电子光谱中的精细结构将支持脉冲星的设想。
2013-05-06 astro-ph.HE hep-ph
Possible Interpretations of the High Energy Cosmic Ray Electron Spectrum measured with the Fermi Space Telescope
费米大面积望远镜以前所未有的精度提供了对高能（20 GeV至1 TeV）宇宙射线电子和正电子谱的测量。该测量为研究宇宙射线的起源和扩散传播以及寻找暗物质的可能证据提供了独特的探测器。在这篇文章中，我们主要关注宇宙射线电子和正电子的天体物理来源，其中包括标准的初级和次级扩散星系的贡献，以及附近的点源，预计将有助于更显着的更高的能量。在这个框架内，我们讨论了费米结果与其他最近的实验数据的高能电子和正电子（特别是最近的PAMELA，ATIC，PPB-BETS和H.E.S.S.报告）的可能的解释。
2009-07-02 astro-ph.HE
R-Parity Breaking via Type II Seesaw, Decaying Gravitino Dark Matter and PAMELA Positron Excess
我们提出了一类新的具有第二类跷跷板机制的MSSM的R宇称违反扩张，其中不稳定的引力子是宇宙的暗物质。它主要衰变为三个轻子的末态，从而为PAMELA实验中的正电子过剩而非反质子过剩提供了一个自然的解释。该模型可以解释中微子质量，而无需调用任何高尺度物理学，同时保持了宇宙中预先存在的重子不对称性。
2009-05-21 astro-ph.HE hep-ph
Viability of detection by AMS of sudden features due to dark matter annihilation to positrons and electrons
费米实验测量了宇宙线电子+正电子能谱和正电子分数[ $Φ_{e^+}/(Φ_{e^+ + e^-})]$]，PAMELA测量了精度更高的正电子分数。虽然大多数的宇宙射线电子和正电子都来自天体物理学，但也可能有来自星系晕中的暗物质湮灭的贡献。AMS实验即将得出的结果将显示这些量的测量精度要高得多。一种暗物质湮灭的场景是两个暗物质粒子直接湮灭到$e^+$和$e^-$终态。在这篇文章中，我们计算这些测量中的签名“颠簸”假设一个给定的密度分布（NFW配置文件）。如果暗物质湮灭为电子和正电子，其横截面为$σv \sim\, 10^{-26}$ cm $^3$ /s或更大，则AMS可以辨别出这一特征。然而，我们证明，这样一个突出的光谱特征已经排除了由费米测量的正电子+电子宇宙射线谱的相对平滑。因此，我们得出结论，这样的功能是不可检测的，除非质量小于$\sim$ 40 GeV。
2013-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Uncertainties in the Cosmic Ray Electron and Positron Spectrum From Annihilating Dark Matter
近年来，为了研究GeV到TeV能量的宇宙射线，进行了许多实验。从间接暗物质探测的角度来看，这是一个特别有趣的机制。然而，要从宇宙射线测量中得出关于暗物质的可靠结论，首先必须了解宇宙射线通过银河系磁场和辐射场的传播。在本文中，我们约束的宇宙线传播模型的特点，通过比较与观测输入，包括最近的数据从CREAM实验，并使用这些约束条件来估计相应的不确定性的宇宙线电子和正电子的光谱中的暗物质粒子湮灭在银河系的晕。
2009-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Limits on the Dark Matter from AMS-02 antiproton and positron fraction data
利用AMS-02反质子比和正电子分数的测量数据，我们推导出了暗物质湮灭的截面和寿命的极限。在推导的限制，我们考虑的情况下，次级粒子加速超新星遗迹（SNRs）已被认为是能够合理地占AMS-02高能量正电子/反质子分数数据。我们参数化的次级粒子加速的SNR的贡献，然后拟合观测数据内的常规宇宙线传播模型，采用GALPROP程序。我们使用似然比检验来确定95 $\%$置信水平的上限可能的暗物质（DM）的反质子/正电子分数测量AMS-02的贡献。我们的极限比矮球状卫星星系的Fermi-LAT γ射线Pass 8数据所设定的极限更强。我们还表明，太阳调制（宇宙射线传播）参数可以发挥不可忽视的作用，在修改的约束的暗物质湮灭截面和寿命的$m_χ<100$ GeV（$m_χ>100$ GeV），其中$m_χ$是静止质量的暗物质粒子。利用这一结果，我们也限制了暗物质的有效场论。
2015-10-17 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse gamma-ray background and cosmic-ray positrons from annihilating dark matter
我们研究了湮灭暗物质对银河系外弥漫伽马射线背景谱的贡献，其动机是最近观测到的宇宙射线正电子/电子异常。观测到的弥散伽马射线通量对暗物质模型提供了严格的约束，我们给出了暗物质湮灭截面的上界。结果表明，对于有核暗物质晕轮廓的情况，弥散γ射线比来自银河系中心的γ射线给出更严格的束缚。费米卫星将使束缚更强。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Positron production scenarios and the angular profile of the galactic center 511-keV line
从银河系中心观察到的511 keV光子过剩的角分布可以让我们选择各种暗物质和其他正电子生产机制与各种模型的暗物质分布之间的组合。我们发现，遗迹衰变的情况下，给出了太平坦的角分布的任何暗物质分布在我们的调查，但一个暗物质-暗物质碰撞的情况下，或涉及粒子从一个本地化的中央源产生正电子的一些距离，可以匹配观察到的星系中心的角轮廓，如果暗物质分布既不太平坦也不太尖。此外，湮灭前的正电子迁移或扩散将角分布扩大到一个程度，即超过半千秒差距的平均迁移对于大多数暗物质分布是不可行的。所观察到的角度分布也是一致的，在过去的瞬态事件的发生，其次是各向同性正电子扩散。
2010-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Charge Asymmetric Cosmic Ray Signals From Dark Matter Decay
在过去的两年里，PAMELA和费米对宇宙射线电子和正电子谱的测量引起了人们极大的兴趣，因为它们与通过暗物质湮灭或衰变产生的20 GeV和1 TeV之间的电子和正电子通量的重要组成部分是一致的。然而，由于测量结果也与天体物理学解释一致，因此信息尚不清楚。本文指出，暗物质在宇宙射线中可以有一个更明显的信号，即电荷不对称性。如果暗物质的丰度是由于遗迹的不对称性，那么这种电荷不对称性就会产生，从而使其衰变产生正电子和电子的不对称性。这类似于重子不对称，衰变中子产生电子而不是正电子。我们探索基准的情况下，暗物质衰变成一个轻子带电希格斯玻色子玻色子或电弱规范玻色子。这些模型在伽马射线和中微子中有可观测到的信号，可以通过费米和冰立方进行测试。最强大的测试将是AMS-02，因为它有能力区分100 GeV以上的电子和正电子电荷。具体地说，有利于正电子的不对称性通常预示着正电子（电子）的正电子比比电荷对称源更大，高能谱更硬（更软）。最后，我们简要讨论了这些情景与主要天体物理学解释的不同之处。
2011-06-07 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Particle Explorer observations of high-energy cosmic ray electrons plus positrons and their physical implications
暗物质粒子探测器（DAMPE）是一个星载高能粒子和$γ$射线探测器，致力于间接探测粒子暗物质和研究高能天体物理。最近发表了25 GeV ~ 4.6TeV宇宙线正负电子能谱的首次精确测量结果。DAMPE光谱揭示了在$0.9$ TeV附近的有趣的光谱软化和在$1.4$ TeV附近的试探性峰值。这些结果引发了广泛的讨论。介绍了DAMPE的探测器、数据分析和初步结果。特别是，DAMPE数据的物理解释进行审查。
2018-07-31 astro-ph.HE hep-ph
HAWC Observations Strongly Favor Pulsar Interpretations of the Cosmic-Ray Positron Excess
伽马射线望远镜HAWC最近对Geminga和B 0656 +14双星的测量（以及Milagro早期的测量）表明，这些天体产生了大量的高能电子通量。在本文中，我们使用的非常高的能量的伽马射线强度和光谱的这些恒星来计算和约束它们的预期贡献的本地宇宙射线正电子谱。在能够再现所观察到的伽马射线发射特征的模型中，我们发现，伽马星总是产生一个高能正电子通量，其在光谱和幅度上与PAMELA和AMS-02测量的正电子分数相似。根据这一结果，我们得出结论，很可能是双星提供了长期令人困惑的宇宙射线正电子过剩的主要贡献。
2017-02-27 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Positron Annihilation in the Milky Way and beyond
本文研究了银河系中511 keV的电子正电子湮没γ射线信号，并探讨了可能的暗物质解释。如果所有的正电子都是由暗物质粒子湮灭产生的，那么银河系的卫星星系，显然是由暗物质主导的，也应该显示出可测量的511 keV信号。使用INTEGRAL/SPI，我们测试了39个邻近的矮卫星星系的发射，并发现了一致的趋势对暗物质的情况。其中一个星系，网状二号，显示为一个强大的湮灭发射源，我们解释为一个微类星体的存在，喷射成对的等离子体进入星系的星际介质。
2017-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
AMS-02 electrons and positrons: astrophysical interpretation and Dark Matter constraints
我们在这里提出了一个定量分析的AMS-02数据的目的是调查天体物理源和暗物质在他们的解释之间的相互作用。首先，我们表明，AMS-02轻子测量是在一个非常好的协议与假设，所有的电子和正电子是初级或次级天体物理过程的结果。然后，我们将暗物质添加到图片中，以确定哪些是关于其湮灭截面（或寿命）的信息，这些信息可以通过拟合AMS-02数据来推断，其中暗物质和天体物理源共同贡献于不同的轻子观测值。特别是，通过执行马尔可夫链蒙特卡罗采样的参数空间的理论，我们试图在表征可能的暗物质贡献的观测数据的意义，我们推导出强大的上限上的暗物质湮灭/衰变率。
2015-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter and Pulsar Origins of the Rising Cosmic Ray Positron Fraction in Light of New Data From AMS
PAMELA首次以高置信度观察到宇宙射线正电子分数随能量的上升，这意味着最近（或目前）有大量高能正电子注入银河系的局部体积。随着AMS最近提供的新的和更精确的正电子分数的测量，我们重新审视这些高能正电子的起源问题。我们发现，虽然一些暗物质模型（直接湮灭为电子或μ子）似乎不再能够容纳这些数据，其他模型中，约1-3 TeV的暗物质粒子湮灭为不稳定的中间状态仍然可以负责观察到的信号。附近的双星也仍然能够解释观测到的正电子分数。AMS未来对正电子分数的测量（使用更大的数据集），结合他们对各种宇宙射线次级与初级比率的预期测量，可能使我们能够进一步区分这些剩余的场景。
2013-08-11 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
New limits on dark matter annihilation from AMS cosmic ray positron data
国际空间站上的AMS实验最近提供了精确度前所未有的0.5至350 GeV的宇宙射线电子和正电子数据。在能量超过10 GeV时，观测到的正电子分数的上升仍然无法解释，提出的解决方案范围从局部的电子到TeV尺度的暗物质。在这里，我们利用这些高质量的数据，把严格的限制暗物质的质量低于300 GeV，湮灭或衰减到轻子的最终状态，基本上独立的起源，这种上升。我们显着改善现有的限制，在某些情况下，高达两个数量级。
2013-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
AMS-02 positron excess: new bounds on dark matter models and hint for primary electron spectrum hardening
由ATIC、CREAM和PAMELA收集的数据都显示出在磁刚度$\sim$ 240 GV以上显著的宇宙射线核谱硬化。一个自然的推测是，初级电子谱也会变硬（可能在$\sim 80$ GV），而这种硬化部分地解释了ATIC、HESS和费米-LAT发现的电子/正电子总谱过剩。如果是这样的话，随后的正电子-电子比的增加行为将变得平坦，并且在电子/赝电子数据的联合拟合中应考虑谱硬化，否则推断的参数将有偏差。我们的联合适合最新的AMS-02正电子分数数据与PAMELA/费米-LAT电子/正电子谱数据表明，初级电子谱硬化是需要在大多数，但不是所有的建模。对暗物质模型的边界也进行了研究。在原电子的光谱硬化的存在下，在建模中所需的暗物质起源的电子/正电子对的量较小。即使有这样的修改，湮灭通道$χχ\rightarrow μ^{+}μ^{-}$已严格限制费米-LAT银河系的漫发射数据。发现衰变通道$χ\rightarrow μ^{+}μ^{-}$是可行的。
2013-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger constraints on dark matter annihilation into electron-positron pairs
我们研究了银河系中暗物质湮灭背景下电子和正电子的产生。通过结合不同波长的观测数据（来自Haslam、WMAP和Fermi全天空强度图）以及PAMELA、Fermi和HESS最近对太阳附近电子和正电子光谱的测量，可以获得相关截面的上限。我们认为同步辐射在无线电和微波波段，以及逆康普顿散射和末态辐射在伽马射线能量。根据我们的结果，暗物质湮灭截面成电子-正电子对不应该高于热遗迹的典型值，如果暗物质候选者的质量小于几个GeV。此外，我们还导出了银河系暗物质晕密度分布的内对数斜率α的严格上限（如果m_dm < 5 GeV，α < 1;如果m_dm < 100 GeV，α < 1.3;如果m_dm < 2 TeV，α < 1.5），假设横截面= 3 x 10^（-26）cm ^3 s（-1）。一个对数斜率比α约1.5陡是很难兼容的热遗迹轻于约1 TeV，无论占主导地位的湮灭通道。
2014-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic Inverse Compton Light from Dark Matter Annihilation and the Pamela Positron Excess
我们计算了起源于宇宙微波光子的高能电子和正电子的粒子暗物质湮灭事件中产生的向上散射在所有的红移和所有的晕河外的漫发射。我们概述了对这种发射的观测限制，并研究了它对粒子暗物质模型（包括粒子质量及其主导湮没最终状态）以及对结构形成和晕密度分布假设的依赖性。我们发现，对于低质量的暗物质模型，在X射线波段的数据提供了最严格的约束，而伽马射线能量范围探测模型具有大质量和对湮灭率，以及硬谱注入的电子和正电子。具体来说，我们指出，所有的红移，所有晕逆康普顿发射从许多暗物质模型，可能提供一个解释异常的正电子部分测量的帕梅拉有效载荷严重过度产生所观察到的河外伽玛射线背景。
2009-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of AMS-02 electrons and positrons data
我们进行了综合分析，最近的AMS-02数据的电子，正电子，电子加上正电子和正电子分数，在一个自洽的框架，我们实现了理论建模的所有天体物理组件，可以有助于在整个能量范围内观测到的通量。初级电子的贡献是通过从遥远的源和从本地超新星遗迹的流量在格林目录中的平均流量的总和建模。次级电子和正电子通量来源于初级宇宙射线在星际介质上的相互作用，我们利用AMS-02质子和氦数据推导了一种新的确定方法。ATNF星表中脉冲星风星云的原正电子和原电子被包括在内，并在不同的假设下（整个星表的平均贡献，单个主导脉冲星，几个主导脉冲星）研究了它们最重要的（虽然知之甚少）性质。我们获得了显着的协议之间的各种建模和AMS-02数据的所有类型的分析，表明整个AMS-02轻子数据承认自洽的解释，在天体物理的贡献。
2014-04-07 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Radiation from matter-antimatter annihilation in the quark nugget model of dark matter
重新讨论了暗物质的夸克块金模型中正电子云的性质。在这个模型中，暗物质粒子被表示为由大量夸克或反夸克组成的致密复合体，其重子总数为$B\sim 10^{24}$。这些粒子在银河系中的数量密度非常小，这使得它们对所有DM探测实验和宇宙学观测都是“黑暗的”。在这种情况下，反夸克块金扮演着特殊的角色，因为它们可能会在与可见物质的湮灭中表现出来。研究了自由电子、氢气和氦气与反夸克核团正电子云碰撞中的电子正电子湮没。结果表明，强反夸克块金电场能破坏正电子偶素、氢原子和氦原子，阻止电子深入正电子云，从而使电子正电子湮没的几率降低近5个数量级.因此，QN正电子云中的电子湮灭不能解释SPI/INTEGRAL探测器在我们星系中心观察到的能量为511 keV的光子。这些光子可以通过不同的机制来解释，其中QN捕获质子，这些质子与夸克核心中的反夸克湮灭或转化为中子，从而减少QN核心电荷并增加QN温度。结果，QN将正电子丢失到空间，并在那里与电子湮灭。质子湮灭产生的带电π介子会产生更多的正电子。另一种表现可能是来自$π^0$衰变的光子发射。
2021-09-11 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter for excess of AMS-02 positrons and antiprotons
我们提出了一种暗物质解释，以同时解释AMS-02实验中观察到的反质子到质子和正电子功率谱的过量，同时具有正确的暗物质遗迹丰度并满足当前的直接搜索范围。我们扩展了希格斯三重态模型与隐藏的规范对称性对称$SU(2)_X$，打破了$Z_3$的四重标量场，使相关的规范玻色子稳定的弱相互作用的大质量粒子暗物质的候选人。通过耦合复杂的希格斯三重态和$SU(2)_X$四重态，候选的暗物质可以湮灭成三重态希格斯玻色子，每个三重态又衰变成轻子或规范玻色子的终态。这样的机制产生了正确的过量的正电子和反质子与适当的选择的三重态真空期望值。此外，该模型提供了中微子质量和暗物质现象之间的联系。
2015-06-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Price of a Dark Matter Annihilation Interpretation of AMS-02 Data
我们讨论的挑战，暗物质湮灭解释的PAMELA，费米-LAT和AMS-02合作观察到的宇宙射线中的过量正电子分数。正电子从湮灭到轻子二体末态（如$τ^+ τ^-$或$μ^+ μ^-$）的光谱与AMS-02的正电子比和电子通量数据吻合得很好。此外，我们还讨论了强子湮灭通道$b \bar{b}$和$W^+ W^-$。然而，这种解释需要一个非常大的湮灭截面，特别是强子通道，与幺正性上限相冲突，除非由于湮灭的正电子通量是由一个大的因素，由于在星系晕的不均匀性。此外，我们在这种解释范围内对反质子通量较高能量下的正电子分数进行了预测，并讨论了来自$γ$射线测量的限制。
2013-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Pulsar interpretation of the lepton spectra measured by AMS-02
AMS-02最近公布了它的轻子谱测量结果。结果表明，正电子分数不再增加以上$\sim$ 200 GeV。本工作的目的是研究过量的正电子分数是由于双光子的可能性。从ATNF星表中可以看出，附近已知的中子星可能是高能正电子的一次正电子源。我们发现年龄为$T\simeq (0.45\sim4.5)\times10^{5}$ yr，距离为$d<0.5$ kpc的谱线可以解释AMS-02的正电子分数在高能区的行为。我们表明，四个源- Geminga，J1741-2054，Monogem和J 0942 -5552 -都能够成为满足所有考虑的物理要求的单一源。我们还讨论了这些高能量$e^{\pm}$来自多个核的可能性。多个正电子的贡献预言了在更高能量下具有某些结构的正电子分数。
2016-04-27 astro-ph.HE hep-ph
AMS02 positron excess from decaying fermion DM with local dark gauge symmetry
PAMELA、Fermi和AMS02观测到的正电子过剩可能是由于暗物质（DM）对湮灭或主要衰变为μ子。在本文中，我们考虑了一个方案，热费米子DM（$χ$）与质量$\sim O(1-2)$ TeV衰变为暗希格斯（$ϕ$）和一个活跃的中微子（$ν_a$），而不是SM希格斯玻色子和$ν_a$。我们首先提出了一个可重整化的局部暗$U(1)_X$规范对称性模型，其中的DM $χ$可以热化的希格斯门和规范动力学混合的情况下。假设暗希格斯粒子（$ϕ$）的质量在$2 m_μ< m_ϕ< 2 m_{π^0}$的范围内，正电子过剩可以以自然的方式拟合，而不会与反质子和伽马射线通量或直接探测实验的约束相冲突。同样有了这样一个亮暗的希格斯粒子，DM的自相互作用可以得到一定程度的增强，CDM范式中的三个难题也可以得到一定程度的缓解。
2015-01-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The self-confinement of electrons and positrons from dark matter
本文提出通过计算暗物质诱导电子和正电子的自约束来为磁湍流设定下限，并结合Draco星系的射电数据，为WIMP暗物质提供稳健且有竞争力的限制。
2023-08-14 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter vs. astrophysics in the interpretation of AMS-02 electron and positron data
我们对AMS-02的电子和正电子数据进行了详细的定量分析。我们调查的主要天体物理源，即超新星遗迹和脉冲星风星云的排放之间的相互作用，并从暗物质湮灭或衰变信号的贡献。我们的目的是评估的信息，可以推导出暗物质的属性时，暗物质和主要的天体物理源被假定为共同贡献的轻子观测AMS-02实验。我们调查的可能性，以设置强大的约束条件的暗物质湮灭/衰变率和可能性，以寻找暗物质信号在现实的模型，考虑到完整的复杂性的天体物理背景。我们的研究结果表明，AMS-02的数据能够有效地探测广大地区的暗物质参数空间，并在某些情况下，设置约束的暗物质湮灭/衰变率是可比的，甚至更强的比来自其他间接检测渠道。
2016-07-13 astro-ph.HE hep-ph
GeV observations of the extended pulsar wind nebulae constrain the pulsar interpretations of the cosmic-ray positron excess
长期以来，人们一直认为，$\sim 1 \,{\rm kpc}$内的近中子星是PAMELA和其他实验测量到的10-500 GeV宇宙射线正电子过剩的主要候选者。高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）最近对Geminga和PSR~ B 0656 +14周围TeV星云表面亮度剖面的测量表明，来自源的粒子扩散效率很低，这引起了对宇宙线正电子过剩脉冲星解释的争论。在这里，我们认为，GeV的观测提供了更直接的限制，在TeV星云的正电子密度在10-500 GeV的能量范围内，因此对所观察到的正电子过剩的起源。基于此，我们用\textsl{Fermi}大天区望远镜（LAT）寻找TeV星云的GeV辐射。没有空间扩展的GeV发射检测到这两个TeV星云的两区扩散空间模板的框架，这表明在TeV星云的GeV电子/正电子的密度相对较低。HAWC和\textsl{Fermi} -LAT的数据的联合建模不赞成Geminga和PSR~ B 0656 +14作为$\sim 50-500$ GeV的正电子过剩的主要来源，对于通常的柯尔莫哥洛夫型扩散，而对于能量无关的扩散，由它们贡献的正电子过剩的主要部分不能被当前的数据排除。
2019-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic positron excess: is the dark matter solution a good bet?
PAMELA卫星最近观测到$\sim$ 100 GeV的正电子分数上升，引发了相当多的关于暗物质（DM）湮灭或衰变的假定解释。在这里，我们对这种可能性进行了批判性的重新评估，回顾了标准天体物理背景的基本条件，这些条件使它成为可能，表明它们没有得到满足。同样，我们认为，现在公认的，DM将需要一些人为的属性显着贡献所观察到的正电子信号，即使包括例如，块状效应。不幸的是，这意味着大多数在粒子物理学中出现的超出标准模型的自然DM候选者在宇宙反物质谱中是不可能被观察到的。然而，这并不妨碍他们保持优秀的DM候选人，这只指向开发更复杂的检测策略（多信使，多波长，多尺度搜索）的关键需求。
2009-11-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
