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
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
Secondary radiation from the Pamela/ATIC excess and relevance for Fermi
当e^+e^-与银河系磁场和星际辐射场（ISRF）相互作用时，帕梅拉和ATIC实验观测到的过量电子/正电子会产生大量的同步辐射和逆康普顿散射（ICS）辐射。特别是，ICS信号内产生的帕梅拉/ATIC过剩的WIMP湮灭解释已经显示出一些紧张与EGRET数据。另一方面，1年的费米数据采集将足以以高置信度排除或确认这种情况。ICS辐射产生了一种独特而干净的“ICS霾”特征，也可以用来区分天体物理和暗物质场景。这个ICS特征即使在距离银河系中心几度的地方也非常突出，因此它是一个非常可靠的预测，可以用来选择DM轮廓和ISRF中的不确定性。
2009-05-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
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
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
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
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
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
Inhomogeneity in the Supernova Remnants as a Natural Explanation of the PAMELA/ATIC Observations
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。与此相反，根据标准方案，CR正电子是由初级CR质子和星际介质（ISM）之间的强子相互作用二次形成的，这个比率应该会降低。因此，正电子过剩被解释为弱相互作用的大质量粒子湮灭/衰变的证据，或者是对的直接天体物理来源。所有提出的模型的共同特点是，他们调用新的物理或新的天体物理来源。然而，这条论证线隐含地依赖于相对均匀的CR源分布的假设。CR源在千秒差距量级上的不均匀性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（~GeV）可以很容易地到达我们。在更高的能量（> 10 GeV）下，源电子在到达太阳附近之前通过同步加速器和逆康普顿冷却。通过质子/ISM相互作用在局部附近形成的对也可以以高能量到达太阳系，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星系旋臂的强烈聚集。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，我们一贯预测观测到的正电子分数之间的1和100 GeV，同时遵守不同的限制，如观测到的电子光谱和CR宇宙起源年龄。在这张照片中，在~600 GeV处的ATIC光谱过剩可以解释为附近几个已知的SNR的贡献。
2009-05-06 astro-ph.HE
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
Phenomenology of Dark Matter annihilation into a long-lived intermediate state
我们提出了一个方案，暗物质（DM）湮灭到一个中间状态，旅行的距离$λ\equiv v/Γ$的数量级的星系尺度，然后衰变到标准模型（SM）粒子。长的寿命分散的SM粒子的生产区远离银河系中心，因此，放松约束的伽玛射线观测规范湮灭的情况下。我们利用这一设置来解释电子和正电子过剩最近观察到的PAMELA，ATIC和费米。虽然在通常的DM湮灭的解释似乎与伽马射线观测相冲突，我们表明，在提出的方案，PAMELA/ATIC/费米的结果是一致的伽马射线数据。从衰变方案的区别discsussed，我们评论的DM生产在LHC的前景。中间态的典型衰变长度$λ\gtrsim 10$ kpc可以从一个被$Λ\sim 10^{13}$ GeV尺度所抑制的六维算符得到，这个尺度大致是中微子质量的跷跷板尺度。
2009-07-13 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
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
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
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
Decaying gravitino dark matter and an upper bound on the gluino mass
我们表明，如果衰变的引力子暗物质是负责PAMELA和ATIC/PPB-BETS异常的宇宙射线的电子和正电子通量，再加热温度和胶子质量从上面的约束。特别是，如果观测到的重子不对称性可以用热瘦生的假设来解释，那么胶子的质量很可能在大型强子对撞机的范围之内。
2009-01-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Decaying Dark Matter as a Probe of Unification and TeV Spectroscopy
在超对称统一理论中，暗物质粒子可以像质子一样通过大统一相互作用衰变，其寿命为10^{26}秒。它的衰变产物可以通过几个实验检测到-包括费米，HESS，PAMELA，ATIC和IceCube -打开了我们在TeV尺度上的第一个直接窗口，同时在统一尺度10^{16} GeV。我们考虑解释的可能性HESS，PAMELA，和ATIC观察到的电子/正电子光谱，以及由此产生的预测γ射线，电子/正电子，中微子光谱将测量，例如，费米和冰立方。在费米望远镜中发现各向同性的硬伽马射线光谱特征，将是暗物质存在的有力证据，并将不利于天体物理学的来源，如双星。宇宙射线谱中的子结构探测新的TeV质量粒子的光谱。例如，电子在最终状态中的优势可能是由于电子相对于正方形的亮度。衰变的暗物质就像一个超粒子注入器，其能量范围可能高于大型强子对撞机。由此产生的宇宙线通量只取决于弱尺度和统一尺度的值。
2009-05-27 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Dark Matter Sees The Light
我们构建了一个暗物质（DM）湮灭模块，它可以包含从一系列广泛的模型来解释最近报道的PAMELA和ATIC/PPB-BETS过剩的预测。我们提出了一个详细的分析DM湮灭的注入光谱，并定量地证明了以前没有包括从粒子物理的角度来看的影响。有了这个模块，我们证明了参数空间，可以占上述过剩，并与现有的高能伽马射线和中微子实验兼容。然而，我们发现，它是相对通用的HESS实验和ATIC/PPB-BETS实验的结果之间有一些紧张的背景下，湮灭DM。我们讨论如何缓解这种紧张局势，以及即将进行的实验将如何能够区分各种可能的解释所谓的过度。
2009-01-20 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
Cosmic e^\pm, \bar p, γand neutrino rays in leptocentric dark matter models
暗物质湮灭是PAMELA、ATIC、FERMI-LAT和HESS最近观测到的宇宙射线中$e^\pm$过量的主要解释之一。任何提出来解释这些数据的暗物质湮灭模型都必须解释PAMELA数据只在$e^\pm$光谱中显示过量而在反质子中没有显示过量的事实。有趣的是，反质子的湮灭模式是完全不允许的，还是只在低能量下被抑制。大多数提出的模型在所有能量范围内都有可以忽略的反质子。我们发现，细心$U(1)_{B-3L_i}$暗物质模型可以解释$e^\pm$过剩与抑制反质子模式在低能量，但在较高的能量有相当大的反质子过剩。PAMELA和AMS的近期数据可以为这类模型提供关键的检验。宇宙$γ$射线数据可以进一步排除一些模型。我们还表明，这个模型有有趣的宇宙中微子签名。
2009-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Rays from Dark Matter Annihilation and Big-Bang Nucleosynthesis
PAMELA和ATIC实验对宇宙射线电子和正电子通量的测量表明存在具有大湮灭截面的湮灭暗物质。我们表明，大爆炸核合成时期的暗物质湮灭影响轻元素丰度，并给出了严格的约束，这种情况下的强子湮灭的暗物质的湮灭方案。对轻子湮灭暗物质模型的限制就不那么明显了。
2009-06-29 astro-ph.CO 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
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
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
Decaying Hidden Dark Matter in Warped Compactification
最近的PAMELA和ATIC/Fermi/HESS实验在高能宇宙射线中观测到过量的电子和正电子，但没有观测到反质子。为了解释这一结果，我们在弦论紧化中构建了一个衰减的隐藏暗物质模型，它包含了以下两个成分，扭曲紧化中的隐藏暗物质场景和衰减到标准模型的隐藏轻粒子的唯象建议。在这个模型中，在高维扭曲膜上，各种扭曲的Kaluza-Klein粒子和规范场的零模对标准模型起着隐藏的暗物质或介质的作用。
2009-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
PAMELA, DAMA, INTEGRAL and Signatures of Metastable Excited WIMPs
暗物质与~ GeV尺度力介质的模型提供了许多高能量异常的有吸引力的解释，包括PAMELA，ATIC和WMAP霾。同时，通过利用这些理论中自动存在的~ MeV尺度的激发态，这些模型自然地解释了DAMA/LIBRA和INTEGRAL信号分别通过非弹性暗物质（iDM）和激发暗物质（XDM）的情况。有趣的是，只有弱的动力学混合到超荷介导衰变，具有δ < 2 m_e的激发态的寿命比宇宙的年龄长。这些激发态的分数残余丰度取决于动力学退耦的温度，但可以是可观的。很容易就能找到其他快速衰变的机制，但这种长寿命状态的结果是耐人寻味的。我们发现，对于σ_n = 10^-40 cm ^2的1 TeV WIMP，CDMS将~100 keV态的残余粒子布居分数限制在~ 10^-2以下。CDMS以及氙、硅和氩靶即将进行的研究，可以将这一限制大大降低。我们还考虑了DAMA激发从亚稳态到XDM状态发生的可能性，XDM状态通过e+e-发射衰减，由于所需的小动能，这允许较轻的状态来解释INTEGRAL信号。这样的模型产生戏剧性的信号从向下散射，光谱峰值在高能量，有时高达~1 MeV，以及通常的搜索窗口之外。这样的信号将在未来的Ar和Si实验中可见，并且可能在Ge和SiO2实验中可见。我们还考虑了其他XDM模型涉及~ 500 keV的亚稳态，并发现他们可以让更轻的WIMP解释INTEGRAL。
2009-06-25 astro-ph.HE hep-ph
Synchrotron Emission From Young And Nearby Pulsars
PAMELA合作报告的宇宙射线正电子分数的上升引起了人们对高能电子和正电子的天体物理来源的极大兴趣，其中包括高能电子和正电子。在本文中，我们计算了从ATNF星表中包含的376颗年轻恒星（<10^6年）注入的电子和正电子的同步辐射光谱，并将我们的结果与观测结果进行了比较。我们发现，如果像船帆座和蟹状星云这样的天体注入了约10^48尔格或更多的高能电子和/或正电子，它们就有望在同步加速器的天空中产生明亮而独特的特征。有趣的是，我们预测硬同步辐射从这些地区的天空，这是定性相似的WMAP观察到的。
2010-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Pulsar electrons detection in AMS-02 experiment. Model status and discovery potential
从宇宙射线测量电子已经开始了一个新的时代几年前与高精度的实验，如PAMELA和费米-LAT。正电子分数似乎表明在过去40年中描述的标准背景以上的未知成分，主要是由HEAT。在过去的几年里，PAMELA卫星已经证实了超过10 GeV的正电子分数，并研究费米LAT数据，电子通量似乎比预期的要陡峭。虽然这些新的测量还没有结束辩论，但AMS-02的结果预计将达到确定这种过量的完整描述所需的准确性，并可能提供一些可能来源的证据。在这篇笔记中，我们将介绍AMS-02在正电子产生的情况下的容量。
2010-02-22 astro-ph.HE
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
How Dark Matter Reionized The Universe
虽然经验证据表明宇宙的气体已经被红移z ~ 6电离，但这种转变发生的机制仍然不清楚。在这篇文章中，我们探讨了暗物质湮灭可能在这一过程中发挥了主导作用的可能性。在这些湮灭中产生的高能电子可以与宇宙微波背景散射，产生相对低能量的伽马射线，其比更高能量的瞬发光子更有效地吸收和加热气体。与以前的研究相比，我们发现，可行的暗物质候选人与电弱尺度质量可以自然地提供宇宙的再电离的主要贡献。有趣的是，我们发现，暗物质候选人能够产生最近的宇宙射线观测到的PAMELA和/或ATIC的过剩，也被预测为导致完全再电离的宇宙z ~ 6。
2009-04-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Rays from Pulsars and Magnetars
我们比较了来自磁星和磁星的宇宙射线电子和正电子的预期丰度。我们假设，在银河系中的婴儿恒星和磁星的分布遵循高质量恒星的分布，并且宇宙射线的产生率分别与恒星和磁星的自旋下降和磁衰变功率成正比。结合其他来源（特别是超新星遗迹）的初级和次级宇宙射线轻子，我们发现磁星和磁星都可以很容易地解释观测到的宇宙射线谱，特别是HESS在几TeV处看到的下降和PAMELA发现的正电子分数的增加。
2010-05-06 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
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
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
Cosmic Ray Positrons from Cosmic Strings
研究了非超导宇宙弦标度分布产生的宇宙线正电子谱。在这种情况下，正电子是由宇宙弦尖点湮灭过程形成的喷流产生的。光谱形状是一个强大的功能，我们的情况下，是在很好的协议，从最近的PAMELA和ATIC实验的结果。特别是，该模型预测了一个尖锐的上限截止的频谱，和通量上升的上限截止接近。通量峰值处的能量由初始射流能量确定。通过改变宇宙弦的张力可以调节流量的大小，同时也依赖于尖点湮灭效率。
2009-01-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Signatures of middle aged, nearby pulsars in the cosmic ray lepton spectrum?
PAMELA和ATIC实验报告的最新数据以及FERMI和H.E.S.S.的宇宙线轻子结果。合作引发了一系列的论文解释这些结果，无论是通过贡献的电子正电子对本地星际宇宙射线（CR）光谱的暗物质（DM）或恒星。在这里集中在脉冲星，我们认为，在目前，我们的知识粒子加速在脉冲星以及本地银河CR传播仍然是有限的，即最近的结果CR电子和正电子约束脉冲星和传播模型。因此，我们将不再试图通过双夸克对定域CR轻子通量的贡献来解释这些数据，而是强调这样做的注意事项。
2011-09-27 astro-ph.HE
Pulsars as the Source of the WMAP Haze
WMAP烟雾是在WMAP的22至93 GHz频带中的过量，从银河系中心延伸约10度。我们表明，从电子-正电子对注入到星际介质的银河系人口的能量在1至100 GeV的范围内，同步辐射可以解释的频谱的WMAP烟雾和下降的平均烟雾功率与纬度。同样的光谱的高能电子-正电子对从恒星，这引起了雾，也可能产生所观察到的过量AMS，HEAT和PAMELA。我们讨论了脉冲星同步信号的空间形态及其偏离球对称性，这可能提供了一个途径来确定脉冲星的贡献霾。
2009-09-09 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
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
Implications of the AMS-02 positron fraction in cosmic rays
AMS-02合作刚刚发布了宇宙正电子分数$e^+/(e^-+e^+)$的第一个结果，其精度高达$\sim 350$ GeV。AMS-02的结果显示了与之前PAMELA结果相同的趋势，这需要在传统宇宙射线背景之上额外的电子/正电子源，无论是来自天体物理源还是来自暗物质湮灭/衰变。本文通过对AMS-02的$e^+/(e^-+e^+)$数据、PAMELA的电子和质子谱以及Fermi和HESS的$(e^-+e^+)$谱的拟合，试图找出额外源的性质。我们采用GALPROP程序包计算银河系宇宙射线的传播，用马尔可夫链蒙特卡罗抽样器进行拟合。我们发现AMS-02数据与PAMELA数据有本质的区别。AMS-02 $e^+/(e^-+e^+)$数据与Fermi/HESS $(e^-+e^+)$谱之间存在着{ \rm张力}，AMS-02数据比Fermi/HESS需要更少的额外源的贡献。然后我们重新拟合，不包括费米/HESS数据。在这种情况下，暗物质和暗物质湮灭/衰变都可以解释AMS-02的数据。脉冲星的情况下，有一个软注入谱与幂律指数$\sim 2$，而暗物质的情况下，需要$τ^+τ^-$最终状态的质量$\sim 600$ GeV和一个助推因子$\sim 200$。
2014-05-14 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
Pulsars Do Not Produce Sharp Features in the Cosmic-Ray Electron and Positron Spectra
本文证明脉冲星不会因电子冷却在宇宙射线正电子能谱中产生尖锐截断特征，该错误源于将逆康普顿散射近似为连续能量损失过程，修正此近似后重新开启了利用此类特征确证暗物质的可能性。
2023-04-27 astro-ph.HE hep-ph
Bounds on Cross-sections and Lifetimes for Dark Matter Annihilation and Decay into Charged Leptons from Gamma-ray Observations of Dwarf Galaxies
我们提供了暗物质横截面和寿命的保守界限，这些横截面和寿命来自直接或通过中间粒子$ϕ$湮灭或衰变为带电轻子产生的终态辐射。我们的分析利用了来自四颗银河系矮卫星的实验伽马射线通量上限：HESS对人马座的观测和VERITAS对天龙座、小熊座和威尔曼1号的观测。使用90%的置信水平下限的积分的暗物质分布，我们发现，这些限制在很大程度上无法排除暗物质湮灭或衰变的PAMELA和ATIC/PPB-BETS过剩的解释。然而，如果在矮星系中有一个额外的索末菲增强，它的速度色散比当地的星系晕低10到20倍，那么暗物质通过$ϕ$湮灭的截面就非常接近威尔曼1号的截面上限。暗物质直接湮灭到$τ$中的可能性也被威尔曼1作为过度的解释而略微排除，所需的横截面仅比天龙座的上限低几倍。最后，我们预测的伽马射线通量预计从矮星系Segue 1的费米伽马射线空间望远镜。我们发现，对于相当大一部分的参数空间，其中暗物质湮灭成带电轻子解释PAMELA过剩，费米有很好的前景检测到一个伽马射线信号从Segue 1经过一年的观察。
2009-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Rays from Leptophilic Dark Matter Decay via Kinetic Mixing
如果用衰变的暗物质来解释，PAMELA实验所观察到的10 GeV以上的宇宙射线中正电子分数的急剧上升，暗示了一种有利于轻子通道的潜在产生机制。我们考虑这样一种情况，其中一部分暗物质是由一个完整的隐藏扇区U（1）的高吉诺组成的，它只通过微小的动力学混合与可见扇区相互作用。暗物质的第二种成分是由中性伴子组成的，根据质谱，最轻的中性伴子或隐藏的高根伴子变得不稳定，容易衰变。我们分析了宇宙射线，即正电子，河外γ射线和反质子通量的贡献，这可能是由于这些衰变，并证明，反质子的生产可以自然抑制。此外，我们简要地讨论了明显的双峰结构的ATIC数据级联衰减隐藏的高吉诺，以及可能的签名费米。
2009-03-20 astro-ph.HE hep-ph
Discriminating the source of high-energy positrons with AMS-02
利用阿尔法磁谱仪AMS-02研究了PAMELA正电子过剩的暗物质和脉冲星起源的区别。我们模拟AMS-02的响应，以正电子（和电子）源自DM湮灭，并确定脉冲星参数（自旋下光度，距离和特征年龄），产生一个令人满意的拟合模拟AMS-02数据。事实证明，它总是有可能模仿DM信号与天线。虽然在某些情况下，拟合需要的自旋光度和特征年龄值与ATNF和费米LAT星表中已知的脉冲星不同，但这些星表是不完整的，因此很难排除脉冲星的解释。我们还表明，如果正电子过剩是由于一个脉冲星，它总是可以找到一个DM候选人，提供了一个很好的适合模拟AMS-02数据。因此，要区分这两种情况，就需要更好地了解基本来源或补充数据。
2010-12-22 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
Cosmic rays of leptons from Pulsars and Supernova Remnants
PAMELA和FERMI实验的最新结果证实了改进银河系电子和正电子产生和传播理论模型的必要性。对于在能量大于10 GeV时观察到的正电子过剩，以及在电子和正电子的总通量中大约1 TeV的一些特征，有许多可能的解释。超新星是有可能解释这些观测结果的天体物理学对象。本文对轻子宇宙射线的天体物理来源进行了新的研究，并对这些异常现象的天体物理来源进行了可能和可能的解释。
2010-12-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
The Point of E_8 in F-theory GUTs
我们表明，在F理论大统一理论中，对夸克和轻子部分的味层次的自然解释需要内部几何中的E_8增强的一个点，所有汤川耦合都起源于此。作用于七膜构型的单值群在这个分析中起着关键作用。此外，E_8结构自动导致最小规范介导的超对称破缺所需的额外场和相互作用的存在，而几乎没有别的。令人惊讶的是，我们发现，在所有的狄拉克中微子的情况下，除了一个规范介导的超对称性破缺扇区的信使场转换为矢量类对在SU（5）的10 + 10*。我们还分类暗物质候选人可从这个增强点，并排除了湮灭和衰变的暗物质的情况下，解释最近的实验PAMELA，ATIC和费米。在F-theory GUT模型中，10-100 MeV质量的引力子仍然是暗物质的主要候选者，因此暗示了最近实验信号的天体物理起源。
2010-07-14 astro-ph.HE hep-ph hep-th
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
Circular Polarization of Pulsar Wind Nebulae and the Cosmic-Ray Positron Excess
PAMELA和AMS-02望远镜最近的观测发现，能量超过10 GeV的正电子分数异常上升。一个可能的解释是，这种过剩的生产初级电子/正电子对通过电磁级联脉冲星磁层。这一过程导致了脉冲星风星云（PWN）风终止激波中电子/正电子对的高度多样性。这种情况的结果是，在PWN中不应该观察到圆极化，因为电子和正电子的贡献正好抵消。在这里，我们注意到，目前的无线电仪器能够设置有意义的限制PWN，观测测试模型的脉冲星生产的本地正电子过剩的同步辐射的圆偏振。如果观测到PWN具有可探测的圆偏振，那么对脉冲星解释正电子过剩的解释就会产生强烈的怀疑，而对PWN圆偏振设置严格限制的观测则会使这些模型更加可信。最后，我们指出，脉冲星风星云可能提供最好的目标，AMS-02过剩的观测测试。
2014-06-23 astro-ph.HE
