Dark Matter Annihilation and the PAMELA, FERMI and ATIC Anomalies
如果像PAMELA、ATIC、HESS和FERMI天文台报道的那样，暗物质（DM）湮灭是宇宙射线电子/正电子的诱人过剩的原因，那么隐含的湮灭截面一定相对较大。在标准宇宙学模型的背景下，这导致了非常小的遗迹DM丰度，这与天体物理观测不相容。我们探讨可能的解决方案，这一明显的冲突，在非标准的宇宙学方案，合理地允许大截面，同时保持遗迹丰度符合目前的观测。
2012-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can past gamma-ray bursts explain both INTEGRAL and ATIC/PAMELA/Fermi anomalies simultaneously?
伽马射线暴（GRB）被用来解释来自星系核球的511 keV辐射和从ATIC、PAMELA和费米数据推断的高能正电子过剩。虽然独立的解释可以负责这些现象，我们探讨其共同的GRB相关的起源的可能性，通过建模的GRB分布和估计率。对于预期的银河系长伽马射线暴速率，这两个信号都不是通用的;本地的过量需要2%的重合度，而来自银河系中心的信号需要20%的重合度。同时解释需要0.4%的巧合。考虑到对新物理学的多次搜索所产生的大量统计“试验”，百分之几的巧合不能被认为是不可能的。或者，如果星系速率比预期的要高，这两种现象都可以用伽玛暴来解释。我们还表明，类似的结果是很难得到假设一个简化的短伽玛射线暴分布。
2010-08-23 astro-ph.HE hep-ph
Results from PAMELA, ATIC and FERMI : Pulsars or Dark Matter ?
众所周知，暗物质支配着星系和星系团的动力学。它的成分仍然是一个谜，尽管在过去的三十年里对它们进行了不懈的探索。卫星PAMELA实验的最新结果探测到次级宇宙射线谱中能量在10-100 GeV之间的正电子部分过量。其他实验，即ATIC、HESS和FERMI，显示出能量大于100 GeV的总电子（\ps + \el）谱的过剩。这些过量的正电子分数以及电子光谱可能出现在局部的天体物理过程中，如天体辐射，或者可以归因于暗物质粒子的湮灭。第二种可能性为星系和其他天体物理系统中的暗物质的可能候选者提供了线索。在这篇文章中，我们对这些令人兴奋的发展进行了报道。
2010-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the use of X-ray and gamma-ray telescopes for identifying the origin of electrons and positrons observed by ATIC, Fermi, and PAMELA
X射线和伽马射线观测可以帮助理解ATIC、PAMELA、PPB-BETS和费米报告的电子和正电子信号的起源。目前还不清楚观测到的高能电子和正电子是由遗迹粒子产生的，还是由一些天体物理来源产生的。为了区分这两种可能性，我们可以将本星系附近的电子数量与矮球状星系中的电子数量进行比较，矮球状星系中预计不会有那么多的恒星和其他天体物理源。这可以通过对矮球状星系的X射线和伽马射线观测来实现。假设Fermi和ATIC探测到的信号来自于暗物质，以Draco矮球状星系的暗物质分布为例，计算了电子通过逆康普顿散射产生的光子谱。由于对矮球状星系中的磁场知之甚少，我们考虑了带电粒子在有扩散和无扩散情况下的传播。扩展对Draco的费米合作的分析，我们发现，对于一个质量约为10亿太阳质量的晕，即使在没有扩散的情况下，伽马射线信号也会超过上限。这一结论受到与晕质量相关的不确定性的影响。如果矮球状星系拥有局部磁场，电子的扩散就可以产生一个信号，可以被未来的X射线望远镜探测到。
2011-08-08 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter and pulsar signals for Fermi LAT, PAMELA, ATIC, HESS and WMAP data
我们分析了新的扩散伽马射线数据从费米伽马射线太空望远镜，这并没有确认过量的EGRET数据在银河系中纬度地区，结合测量的电子和正电子聚变从PAMELA，费米和HESS的背景下，三种可能的来源：暗物质（DM）湮灭或衰变成带电轻子，和连续分布的电子。我们允许在背景的变化，考虑几个DM晕配置文件，并考虑系统的不确定性数据在可能的情况下。我们发现这三种情况都很好地代表了数据。脉冲星的描述适用于宽范围的注入能谱。我们比较与ATIC数据和WMAP霾在适当的情况下，但不适合这些数据，因为前者是不一致的费米数据和后者受到大的系统不确定性。我们表明，尖晕配置文件，费米可以观察到一个壮观的伽马射线信号DM湮灭从银河系中心，而在中纬度地区没有看到多余的。
2009-06-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
PAMELA/ATIC Anomaly from Exotic Mediated Dark Matter Decay
在一个包含两个暗物质（DM）组分的超对称模型中讨论了由奇异带电粒子（“奇异粒子”）介导的暗物质衰变：一个组分是最轻的（类双星）超对称粒子（LSP）χ，另一个组分是新引入的亚稳中性单线态$N$ . $N$通过企鹅型单圈图诱导的6维算符衰变到χe^+e^-，寿命为10^{26}秒，解释PAMELA和ATIC/PPB-BETS最近观测到的高能宇宙e^ \pm过剩。超重质量的外来粒子（\sim 10^{15-16} GeV）是$N$寿命长的原因。$N$的超伴子产生TeV量级的真空期望值（VEV），使得DM $N$达到2 TeV的期望质量。通过VEV，U（1）R对称性破缺为离散的Z2对称性，这与最小超对称标准模型（MSSM）中的物质宇称一致。由于我们有两个DM分量，即使是极少量的$N$ [O（10^{-10}）<（n_N/n_x）]也可以解释观测到的具有相对较轻的外来物质质量[10^{12} GeV < M_{exo.} < 10^{16} GeV]的正电子通量。
2009-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
ATIC, PAMELA, HESS, Fermi and nearby Dark Matter subhalos
我们研究了湮灭暗物质（DM）中电子和正电子的局域通量，并研究了其光谱如何依赖于DM模型的选择和DM分布的不均匀性。在截止能量以下，通量将具有指数为n ~-2的普适幂律形式。截止能量和截止附近的磁通量的行为是依赖于模型的。在能量E < 100 GeV时，对DM主晕轮廓的依赖性可能是显著的，并导致通量软化，n <-2。由于DM的局部团块的存在，在高能量下可能会有额外的功能，特别是对于Sommerfeld效应提高次晕光度的模型。一般来说，来自附近团块的通量会产生更硬的电子和正电子光谱，其指数n >-2。使用通过Lactea II模拟，我们估计这样的subhalo效应在一个通用的Sommerplant增强模型的概率至少为4%，并可能高达15%，如果subhalo低于模拟的分辨率限制占。我们讨论的后果，这些结果的解释ATIC，PAMELA，HESS和费米数据，以及未来的实验。
2009-06-25 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Probing the ATIC peak in the cosmic-ray electron spectrum with H.E.S.S
ATIC实验在300 ~ 800 GeV之间测量到宇宙射线电子谱的过剩，再加上PAMELA探测到正电子分数上升到100 GeV，激发了许多关于暗物质的解释;其他解释假设附近有一个电子源，如脉冲星或超新星遗迹。本文介绍了用H.E.S.S.从340 GeV开始。而H.E.S.S.在统计和系统误差范围内与ATIC数据一致，H.E.S.S.数据排除了ATIC解释所建议的电子光谱中的明显峰。H.E.S.S.数据遵循幂律谱，谱指数为3.0 ± 0.1（统计）。+- 0.3（系统），其在大约1 TeV处变陡。
2010-01-20 astro-ph.HE
Pulsars versus Dark Matter Interpretation of ATIC/PAMELA
在本文中，我们研究的背景下，最近的ATIC，PAMELA，费米和HESS数据注入的电子和正电子的流量和湮灭或衰变的暗物质。我们回顾了从一个单一的脉冲星的流量，并从一个分布的脉冲星导出的流量。我们指出，脉冲星磁层中的粒子加速度不足以解释观测到的能量为E ~ 1 TeV的电子和正电子的过剩，必须考虑脉冲星与其风星云之间的终止激波处电子的附加加速度。我们表明，在能量小于几百GeV，通量从连续分布的星提供了一个很好的近似的预期通量从星在澳大利亚望远镜国家设施（ATNF）目录。在更高的能量下，我们证明在地球上测量的电子/正电子通量将由附近的一些年轻脉冲星主导，因此光谱将包含凹凸状特征。我们认为，在高能量的存在下，这样的功能将强烈建议脉冲星起源的异常贡献的电子和正电子通量。特征的缺失要么指向暗物质的起源，要么以抑制波动的方式限制脉冲星模型。此外，我们推导出的功能可以部分涂抹由于空间变化的能量损失在传播过程中。
2009-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
High Energy Cosmic Rays from Decaying Supersymmetric Dark Matter
受最近PAMELA和ATIC结果的启发，我们计算了最轻超粒子（LSP）暗物质衰变的电子和正电子通量。我们假设LSP是暗物质的主要成分，并考虑R宇称被非常弱地破坏的情况，使得LSP的寿命变为10^26秒的量级。我们将看到，在这样选择寿命的情况下，衰变产生的宇宙射线电子和正电子可能是PAMELA和ATIC观测到的异常电子和正电子通量的来源。我们考虑的可能性，LSP是引力子，最轻的中性中微子，标量中微子，并讨论如何产生的通量依赖于暗物质模型。我们还讨论了γ射线和反质子的通量，并表明这些通量可以与PAMELA和ATIC异常解释的参数区域的观测值相一致。
2009-05-27 astro-ph.HE hep-ph
PAMELA/ATIC anomaly from the meta-stable extra dark matter component and the leptophilic Yukawa interaction
我们提出了一个包含两个暗物质（DM）分量的超对称模型来解释PAMELA/HEAT和ATIC/PPB-BETS观测到的银河系正电子过剩：一个是传统的（类双星）最轻超对称粒子（LSP）χ，另一个是TeV尺度的亚稳中性单线态N_D，它是一个狄拉克费米子（N，N^c）.在该模型中，N_D通过一个R奇偶保持维6的算子主要衰变为χe^+e^-，寿命τ_N \sim为10^{26} sec.我们引入了一对矢量型超重SU（2）轻子二重态（L，L^c）和轻子单线态（E，E^c）。导致N_D衰变的6维算符是由具有单位阶无量纲耦合的轻子Yukawa相互作用W \supset Ne^cE+Lh_dE^c+ m_{3/2} l_1L ^c和规范相互作用{ \cal L} \supset \sqrt{2} g' \tilde{e}^{c*} e^c x + h. c产生的.类矢量轻子的超重质量（M_L，M_E \sim 10^{16} GeV）决定了N_D的寿命。该模型中的低能场谱就是MSSM场和N_D。即使在总DM密度[{ \cal O}（10^{-10}）\lesssim n_{N_D} /n_x]中N_D的比例远小于x的情况下，观测到的正电子过剩也可以通过采用相对较轻质量的类矢量轻子（10^{13} GeV \lesssim M_{L,E} \lesssim 10^{16} GeV）来解释。还解释了电子…
2009-08-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Is the PAMELA anomaly caused by the supernova explosions near the Earth?
我们表明，PAMELA实验观察到的正电子分数的异常可以归因于最近的超新星爆炸（S）在地球附近的致密气体云（DC）。质子在超新星遗迹（SNR）周围加速。电子和正电子是通过DC内部的强子相互作用产生的。它们的光谱比背景的光谱硬，因为SNR在辐射阶段花费了很多时间。我们的方案预测，反质子通量占主导地位的背景为>~100 GeV。我们比较的结果与观察（费米，HESS，PPB-BETS，和ATIC）。
2009-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Testing astrophysical models for the PAMELA positron excess with cosmic ray nuclei
PAMELA合作组报告的正电子分数过剩被解释为银河系中暗物质的湮灭或衰变。更通俗地说，它被归因于附近的强子直接产生正电子，或者是由于附近的强子宇宙射线随机加速时产生的π介子。我们指出，测量宇宙射线散射产生的次级核可以区分这些可能性。来自ATIC-2实验的关于钛-铁比的新数据支持了上述强子源模型，并能够预测能量超过100 GeV的硼-碳比。目前，所有的宇宙射线数据都与正电子过剩的天体物理起源相一致。
2009-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Inhomogeneity in the Supernova Remnant Distribution as the Origin of the PAMELA Anomaly
最近对宇宙射线（CR）通量中正电子/电子比率的测量显示出明显的异常，该比率在10至100 GeV之间增加。我们发现，CR源的不均匀性的规模为一个千秒差距，自然可以解释这种异常。如果最近的主要CR源距离我们大约1千秒差距，那么低能电子（$\sim 1$ GeV）可以很容易地到达我们。在更高的能量（$\gtrsim 10$ GeV）下，源电子在到达地球之前通过同步加速器和逆康普顿冷却。通过质子/ISM相互作用在当地附近形成的对也可以以高能量到达地球，从而增加正电子/电子比。源不均匀性的一个自然起源是超新星在银河系旋臂中的高度集中。假设超新星遗迹（SNRs）作为唯一的主要来源的CR，并考虑到他们的浓度附近的银河系旋臂，我们一贯恢复观察到的正电子分数之间的1和100 GeV。ATIC在$\sim 600$ GeV处的电子过剩在这幅图中被解释为附近几个已知SNR的贡献。该模型预测了10 GeV电子冷却时间（正电子/电子比上升）、$\sim 10$ Myr和相同能量的CRs质子宇宙起源年龄之间的表观一致相似性。
2009-04-16 astro-ph.HE hep-ph
Protohalo Constraints to the Resonant Annihilation of Dark Matter
最近有人认为，PAMELA，ATIC和PPB-BETS数据显示的异常过剩的高能宇宙射线正电子和电子可能被解释为暗物质湮灭在星系晕与截面共振增强相比，其值在原始等离子体。我们发现，一个非常大的湮灭截面的闪光的高能光子和电子-正电子对预期的暗物质湮灭在第一个原晕，在红移z~40的形式可能是实质性的和可观察的。因此，允许注入原始气体的能量和弥散伽马射线背景的能量密度的界限引起了对低速暗物质截面的限制，这可能难以与PAMELA，ATIC和PPB-BETS结果的解释相一致。
2009-05-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic ray lepton puzzle in the light of cosmological N-body simulations
PAMELA和ATIC合作最近报告了宇宙射线正电子和电子通量的过剩。这些轻子异常可能与冷暗物质（CDM）粒子在附近的暗物质团中湮灭有关。我们概述了区域的参数空间的暗物质subhalo和粒子模型，从不同的实验数据再现。然后，我们面对这种解释的数据与宇宙学N体模拟的结果通过Lactea II。在1.2kpc的距离上有一个相当大的团块（Vmax = 9 km/s）可以解释PAMELA过剩，但这样的配置只有0.37%的概率。要再现ATIC隆起还需要附近有一个非常大的次晕，这是极不可能的（p~3.10^-5）。无论是哪种情况，我们预测费米将检测到来自次晕的伽马射线发射。我们的结论是，在正则假设下，宇宙线轻子异常是不可能起源于附近的CDM subhalo。
2009-09-01 astro-ph.HE hep-ph
Diffusive Origin of the Cosmic-Ray Spectral Hardening
来自ATIC、CREAM和PAMELA的最新数据表明，100 GeV/核子以上的宇宙线核的能谱随着能量的增加而经历显著的硬化。这种效应不能恢复的CR加速和扩散传播过程的常规描述。使用分析计算，我表明，硬化效应可以是CR扩散性能在银河系的不同区域的空间变化的后果。我讨论的影响，这种情况下的主要CR观测和它的连接与CR物理的开放问题。
2012-10-27 astro-ph.HE
The Cosmic-Ray Positron and Electron Excess: An Experimentalist's Point of View
PAMELA小组最近报告说，观测到的宇宙射线正电子分数上升到几个GeV以上，而ATIC合作小组报告说，宇宙射线电子过剩到几百个GeV左右，这导致了一系列出版物的出现，这些出版物要么将这些观测结果解释为暗物质衰变的可能特征，要么将其解释为孤立的天体物理来源的贡献。虽然这些解释在科学上令人兴奋，但不能忽视测量结果被错误识别的宇宙射线质子污染的可能性。
2009-05-04 astro-ph.HE
The Cosmic Ray Lepton Puzzle
PAMELA、ATIC、Fermi和HESS最近对宇宙线电子和正电子的测量揭示了GeV-TeV范围内有趣的过剩和特征。人们提出了许多可能的解释，援引一个或多个附近的主要来源，如超新星和超新星遗迹，或暗物质。基于在巴黎的TANGO的输出-测试天体粒子与新的GeV/TeV观测的正电子和electRons：确定来源-在巴黎举行的研讨会于2009年5月，我们在这里回顾最新的实验结果，我们讨论了许多理论解释的优点和缺点，提出了迄今为止。
2010-01-29 astro-ph.HE
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
Anti-Matter in Cosmic Rays : Backgrounds and Signals
最近的PAMELA和ATIC数据似乎表明，正电子宇宙射线超过约10 GeV，这可能是由于银河系暗物质粒子湮灭。然而，这一信号的背景存在许多不确定性，这使得我们的任务难以约束暗物质或任何其他天体物理学解释这些最近令人惊讶的数据。
2009-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the Positron Fraction and the Spectrum of the Electronic Component in Cosmic Rays
PAMELA最近对宇宙射线中正电子分数的观测表明，在1-10 GeV能量范围内，正电子在宇宙射线中占总电子分量的比例开始减少，之后增加。在本文中，我们表明，这是很自然的期望这样的宇宙射线传播模型的背景下，正电子分数的增加。它表明，这个比率应达到一个渐近值~0.6在非常高的能量。PAMELA的具体测量帮助我们区分宇宙线传播的各种模型，特别是，它们支持嵌套漏盒模型。结合HESS、FERMI、ATIC和其他实验对总电子成分的观测，它们还提供了一种估算银河系中离散宇宙射线源直接加速的电子光谱的方法。
2009-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Electrons and Positrons in Cosmic Rays
本文综述了近十年来高能宇宙线电子和正电子天体物理学的研究成果。异常，观察到的数据中最近的实验（可能在电子光谱和PAMELA异常的正电子分数的颠簸）进行了讨论，通过系统地使用简单的解析解的宇宙线电子的传输方程。解释异常起源的三种主要方法被认为是：假设正电子是纯次级粒子的保守方法;附近的源，如恒星的起源;和暗物质的起源。这篇评论还讨论了无法选择的电子模型或暗物质模型来解释电子异常的基础上，电子光谱与通常的大能量binning（$\gtrsim15%$）。有观点认为，与暗物质起源相反的附近恒星起源的特征可能是Malyshev等人论文（2009年）中预测的宇宙射线电子谱的精细结构，并在高分辨率ATIC实验（2009-2011年）的数据中观察到。迄今为止，高分辨率ATIC数据是文献中发表的这类实验结果。因此，应尽快通过其他实验对其进行检验。一般来说，最近大多数实验的数据之间也存在相当有争议的情况，因此，迫切需要新的高精度和高统计实验。
2013-03-25 astro-ph.HE
Cosmic ray positrons from a local, middle-aged supernova remnant
我们认为，在ATIC-2，费米LAT，PAMELA，HESS和最近在精密AMS-02实验中观察到的宇宙线正电子过剩可以归因于本地，中年超新星遗迹（SNR）的生产。利用我们的宇宙线加速模型对SNR的预测，我们估计导致观测到的正电子过剩的SNR位于距离太阳250到320 pc之间，年龄为170-380 kyear。最有可能的来源是SNR，它产生了着名的Geminga脉冲星，但不再可见。其他竞争者也在讨论中。
2013-08-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spatial-Dependent Diffusion of Cosmic Rays and the Ratio of pbar/p, B/C
最近对宇宙线谱的精确测量表明，PAMELA、CREAM、ATIC、AMS 02实验的原子核在~200 GV处出现异常硬化，而AMS 02实验的初级电子在几十GeV处出现异常硬化。特别是AMS 02最新观测到的pbar/p比值呈现平坦分布，进一步验证了次级粒子的光谱异常。这些新现象表明传统的宇宙射线传播模型受到了挑战。本文采用DRAGON软件包中的双晕模型的物理图像，通过追踪源分布，采用空间相关的传播系数D（r，z，ρ）。在这种情况下，模型计算得到的是初核和电子的双分量谱，同时由于银盘中D（r，z，ρ）的刚性依赖性较小，次级与初级的比值必然比传统传播模型的计算结果更加平坦。结果表明，在银盘中仅采用空间相关的传播系数D（r，z，ρ），就可以再现质子、电子的光谱硬化以及pbar/p和B/C的平坦比。
2015-09-28 astro-ph.HE
Dark Matter Signals In Cosmic Rays?
扩散伽马射线背景辐射（GBR）的通量并不能证实，在南极洲上空的气球飞行中使用ATIC仪器在300-800 GeV之间测量的宇宙射线电子通量的过剩，是普遍的，正如暗物质湮灭所预期的那样。在10-100 GeV范围内，PAMELA测量到的宇宙射线电子通量中正电子的比例随能量的增加也不意味着暗物质的起源：它与银河系宇宙射线的两个主要来源之和的预期一致，即非相对论性球形喷出物和超新星爆炸的高度相对论性喷流。
2009-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Spectra of Cosmic Ray Protons and Helium Produced in Supernova Remnants
在ATIC-2（高级薄电离量热计）、CREAM（宇宙射线能量学和质量）和PAMELA（反物质探测和轻核天体物理学有效载荷）实验中获得的数据表明，膝盖以下几倍于$10^{6}$ GeV的宇宙射线的元素星际光谱不是简单的幂律，但它们在磁刚度高于约240 GV时经历硬化。另一个基本特征是质子和氦能谱之间的差异，使得He/p比在从$10^{2}$到$10^{4}$ GV的能量范围内增加超过50%。我们认为超新星遗迹（SNR）中扩散激波加速的非线性性质所导致的粒子谱硬化是观测到的谱硬化的一个可能原因。氦质子比随能量的增加可以解释为宇宙线加速的结果，在信噪比的正向和反向冲击。被反向冲击加速的粒子的贡献使得产生的整个宇宙射线谱的重叠更加明显。计算了在SNR中加速并释放到星际介质中的质子和氦核的能谱。导出的稳态星际光谱与观测结果相当吻合。
2012-12-03 astro-ph.HE
Astrophysical origins of TeV features in the cosmic-ray lepton spectrum
School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本研究在统一传播框架下，结合GALPROP模型与格林函数方法，探讨邻近脉冲星等天体物理源对宇宙射线轻子能谱TeV结构的贡献，为区分其与暗物质等奇特解释提供诊断依据。
2026-08-11 astro-ph.HE
Cosmic-ray spectral anomaly at GeV-TeV energies as due to re-acceleration by weak shocks in the Galaxy
最近的宇宙射线测量的ATIC，CREAM和PAMELA实验发现了一个明显的硬化的能谱在TeV的能量。虽然硬化的起源还不清楚，但可能的解释包括宇宙射线源光谱的硬化，银河系中宇宙射线传播特性的变化以及附近源的影响。在这篇文章中，我们提出光谱异常可能是银河系中弱激波对宇宙射线的再加速效应。宇宙射线在被强烈的超新星残余激波加速后，在银河系中进行扩散传播。在传播过程中，宇宙射线可能会再次遇到膨胀的超新星遗迹冲击波，并被重新加速。由于老超新星遗迹的体积较大，遇到老超新星遗迹的概率预计会比年轻超新星遗迹大，预计再加速主要是由较弱的冲击产生的。由于较弱的冲击产生较软的粒子谱，因此产生的再加速分量将具有比强冲击产生的初始宇宙射线源谱更陡的谱。对于一组合理的模型参数，它示出，这种再加速组件可以占主导地位的GeV的能量区域，而非再加速组件占主导地位，在更高的能量，解释所观察到的GeV-TeV的光谱异常。
2013-08-06 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Electron Excess from Pulsars is Spiky or Smooth?: Continuous and Multiple Electron/Positron injections
我们研究了观测到的宇宙射线电子和正电子的光谱从天体物理源，特别是天体，和物理过程，使光谱尖峰或平滑，通过连续和多个电子/正电子注入。我们发现：（1）从附近恒星预测的平均电子能谱与PAMELA、Fermi和H.E.S. S的结果一致;数据然而，500 GeV附近的ATIC/PPB-BETS峰很难由多个脉冲星贡献的总和产生，并且需要单个（或几个）高能脉冲星。(2)连续注入产生宽峰和高于峰的高能量尾部，这可以限制源持续时间（当前数据为$\lesssim 10^5$年）。(3)H.E.S.S. TeV范围内的数据表明，年龄小于$\sim 6 \times 10^4$ yr的年轻源的能量低于$\sim 10^{48}{\rm erg}$。(4)我们还预计，由于源的数量很少，TeV谱中存在较大的色散，这可能导致H.E.S.S.推断的高能截止。并可能为天体物理学的起源提供确凿的证据。这些光谱诊断可以在不久的将来通过CALET实验进行改进，以区分不同的天体物理和暗物质起源。
2009-11-30 astro-ph.HE
On the e$^+$e$^-$ excesses and the knee of the cosmic ray spectra -- hints of cosmic rays acceleration at young supernova remnants
超新星遗迹长期以来一直被认为是银河系宇宙射线的来源，最高可达千万亿电子伏特，但仍缺乏令人信服的证据。在这项工作中，我们探讨了宇宙线谱的微妙特征，如宇宙线谱的膝关节和电子/正电子通量的过度最近观察到的ATIC，H.E.S.S.，费米-拉特和帕梅拉。数值计算表明，在类似于年轻超新星遗迹的环境中，高能宇宙射线与背景光子相互作用产生$^+$-$^-$对的情况下，可以很好地再现宇宙射线谱的这些特征.这样一个连贯的解释的成功反过来又证明了至少有一部分宇宙射线可能在年轻的超新星遗迹中被加速。
2009-06-17 astro-ph.HE hep-ph
MiXDM: Cosmic Ray Signals from Multiple States of Dark Matter
最近来自PAMELA、Fermi、ATIC和PPB-BETS等宇宙射线实验的数据都表明，需要一种新的高能（>~100 GeV）电子和正电子的主要来源。人们提出了许多方案来解释这些数据，通常依赖于单个粒子湮灭或衰变产生e+e-。在本文中，我们考虑的模型与多个物种的WIMP具有显着不同的质量。我们表明，如果这些暗物质候选者chi_i湮灭为轻玻色子，它们自然会产生相等的湮灭率，即使可用于湮灭的粒子对数量n_chi_i ^[2]相差几个数量级。我们认为，这些模型的一个结果可以是在较低（~100 GeV）与较高（~ TeV）的能量下自然地添加额外的信号，改变预期的光谱，甚至在较低的能量下添加凸起，这可能会缓解PAMELA和费米之间所需的湮灭率的紧张关系。这些光谱变化可能会在即将到来的普朗克卫星上观测到的微波霾信号中产生可观测的后果。这样的模型可以连接到其他可观测的信号，如DAMA和INTEGRAL，通过使较轻（较重）的状态是分裂100 keV（1 MeV）的伪狄拉克费米子。我们发现，在晕速度色散的变化可以减轻银河系中心和银河系脊的终态辐射的约束。如果较轻的WIMP具有较大的自相互作用截面，则轻WIMP晕可能会崩溃，从而极大地改变对直接和间接探测特征的预期。
2009-11-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Galactic diffuse gamma rays --- recalculation based on the new measurements of cosmic electron spectrum
在这项工作中，我们重新审视了全天银河弥漫$γ$ -射线辐射考虑到新的测量宇宙射线电子/正电子谱的PAMELA，ATIC和费米，这表明超出预期的流量在传统的模型中的宇宙电子/正电子过剩。由于额外电子/正电子的来源尚不清楚，我们考虑三种不同的情况来解释过量：天体物理来源，如银河系天体，暗物质衰变和湮灭。此外，还采用了Fermi-LAT中银河系外扩散$γ$射线的新结果。与费米-LAT观测相比，没有新来源的背景宇宙射线给出较低的漫射$γ$射线，这与先前的分析一致。天体物理源的方案预测扩散的$γ$ -射线与背景的差异很小。费米扩散$γ$射线数据不支持具有$τ^{\pm}$终态的暗物质湮灭模型，而衰减暗物质场景只有很少的约束。此外，由于终态辐射，在暗物质的漫射$γ$射线谱的较高能量（$\sim$ TeV）处，这些总是一个凸起。最后，我们发现，费米-LAT扩散$γ$射线数据可以通过简单地扩大电子光谱的归一化而不引入任何新的来源来解释，这可能表明，在给定精确的背景估计的情况下，当前对暗物质模型的约束可以强得多。
2010-07-04 astro-ph.HE
Cosmic ray electron anisotropies as a tool to discriminate between exotic and astrophysical sources
PAMELA，ATIC，PPB BETS和费米合作的最新结果将电子通量测量的能量范围扩展到了100 GeV范围内的未探索能量，证实了HEAT和AMS 01数据已经提出的大约10 GeV的碰撞。这种碰撞可以用奇异物理学背景下的暗物质湮灭来解释，或者用附近的天体物理学来源来解释，例如双星。为了区分初级正电子产生的竞争模型，各向异性的研究，补充光谱测定，显示为寻找轻子过剩的起源的新工具。在这封信中，我们计算了收集所有已知的伽马射线天体（如ATNF目录中所列）和湮灭暗物质对电子通量的贡献，无论是在团晕的情况下，还是在多余的物质可以归因于附近相当大的暗物质团的情况下。我们解决的问题，在这两种情况下的电子各向异性和估计的前景，一个小的偶极各向异性可以发现费米天文台。
2009-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
$e^\pm$ Excesses in the Cosmic Ray Spectrum and Possible Interpretations
ATIC、PPB-BETS、FERMI-LAT和HESS收集的数据均表明，在$\sim$ 100 GeV以上的宇宙线能谱中存在电子/正电子过剩，尽管不同的仪器团队对详细的谱形并不一致。PAMELA还报告了一个明显的过剩特征，即在几个GeV以上的正电子部分，但反质子没有过剩。在这里，我们回顾了这个有趣的观测特征的观测状态和理论模型。我们特别注意在文献中提出的各种物理解释，包括修改后的超新星遗迹模型的$e^\pm$背景，新的天体物理来源，和新的物理（暗物质模型）。我们认为，虽然大多数模型可以解释数据的情况下，与目前的观测约束的暗物质的解释，特别是那些调用湮灭，需要更多的异国情调的假设比一些天体物理学的解释。未来的观测可能会提出一些“确凿”的观测测试，以区分不同的模型，并确定对这一现象的正确解释。
2010-08-27 astro-ph.HE hep-ph
Impact of the spectral hardening of TeV cosmic rays on the prediction of the secondary positron flux
PAMELA卫星测量到的宇宙射线正电子分数的上升可能是由于地球周围kpc尺度上存在正电子的天体物理源，例如双星。然而，从正电子数据中评估这些源的性质需要对宇宙射线与星际气体相互作用产生的次级正电子成分有很好的了解。在本文中，我们调查的光谱硬化的宇宙射线质子和氦通量最近报告的ATIC 2和CREAM气球实验，二次正电子通量的预测的影响。我们发现，这种影响是不可忽略的，导致二次正电子通量的增加高达$\sim$ 60%以上的$\sim$ 100 GeV。我们提供了拟合公式，允许直接利用我们的结果，这可以帮助导出一个人最喜欢的主要正电子源，如电子或暗物质的约束。
2011-05-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
White Dwarf Pulsars as Possible Cosmic Ray Electron-Positron Factories
我们认为白矮星（WD）双星可以与中子星（NS）双星竞争产生PAMELA、ATIC/PPB-BETS、Fermi和HESS实验观测到的宇宙线电子/正电子过剩。合并的两个WD导致一个快速旋转WD的旋转能量可比NS的情况下。出生率也是相似的，为宇宙射线电子/正电子提供了正确的能量预算。应用NS理论，我们认为WD双光子晶体原则上可以产生高达10 TeV的电子/正电子。与NS模型相反，电子/正电子的绝热和辐射能量损失可以忽略不计，因为它们的注入在脉冲星风星云膨胀后继续进行，因此观察到的1%的WD被磁化就足够了。长时间的活动也增加了附近源的数量，这减少了通量的泊松波动。在10 GeV - 1 TeV的观测能量范围内，WD双星可以支配快速冷却的电子/正电子，甚至超过NS双星，为暗物质信号提供背景，为未来的AMS-02、CALET和CTA实验提供良好的目标。
2010-12-01 astro-ph.HE hep-ph
A Dynamical Model for the Evolution of a Pulsar Wind Nebula inside a Non-Radiative Supernova Remnant
超新星遗迹中的脉冲星风星云提供了一个独特的视角，可以深入了解中心中子星的性质，由其旋转能量损失提供动力的相对论风，其前身超新星以及周围环境。在本文中，我们提出了一个新的半解析模型，这样一个脉冲星风星云的演化耦合的动力学和辐射演化的脉冲星风星云，跟踪整个生命周期的超新星遗迹产生的祖先爆炸的脉冲星风星云的演化，并预测在此期间的脉冲星风星云的动力学和辐射特性。我们还讨论了这些参数的一组特定的预期的演变，并显示它再现了许多令人费解的功能，已知的年轻和年老的脉冲星风星云。该模型还预测了其演变的不同阶段的光谱特征，可通过新的无线电和伽马射线观测设施探测到。最后，这个模型的影响，以确定脉冲星风星云可以解释最近的测量宇宙射线正电子分数的PAMELA和宇宙射线轻子谱的ATIC和HESS。
2009-04-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Direct Measurement of the Cosmic-Ray Proton Spectrum from 50 GeV to 10 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station
在本文中，我们提出了直接测量的宇宙射线质子谱与CALET仪器在国际空间站上的分析和结果，包括系统的不确定性的详细评估。本分析中使用的观察期为2015年10月13日至2018年8月31日（1054天）。我们已经实现了从50 GeV到10 TeV的光谱测量所需的非常宽的能量范围，首次在太空中使用单一仪器在大多数情况下通过磁谱仪（BESS-TeV，PAMELA和AMS-02）和量热仪器（ATIC，CREAM和NUCLEON）在单独的子范围内研究了整个能量区间。观测到的光谱与AMS-02一致，但延伸到近一个数量级的更高能量，显示幂律谱指数从-2.81 +-0.03（50- 500 GeV）忽略太阳调制效应（或-2.87 +-0.06，包括低能区的太阳调制效应）至-2.56 +-0.04（1- 10 TeV），从而证实了光谱硬化的存在，并提供了从一个单一的幂律的偏差超过3西格玛的证据。
2019-05-10 astro-ph.HE
Inferred cosmic-ray spectrum from ${\it Fermi}$-LAT $γ$-ray observations of the Earth's limb
最近由ATIC-2，CREAM和PAMELA对宇宙射线（CR）物种的精确测量揭示了质子和He光谱在几百GeV以上的意外硬化，在几百GeV以下的光谱逐渐软化，以及与质子相比更硬的He光谱。这些新发现的特征可能为高能CRs的起源提供线索。我们使用${\it Fermi}$大面积望远镜观测地球边缘的$γ$射线发射，间接测量能量范围为$\sim 90~$ GeV- $6~$ TeV（来自光子能量范围为$15~$ GeV- $1~$ TeV）的CR质子的局部光谱。我们的分析表明，单次幂律和破幂律谱拟合数据同样好，并产生一个质子谱指数$2.68 \pm 0.04$和$2.61 \pm 0.08$以上$\sim 200~$ GeV，分别。
2014-03-21 astro-ph.HE
