Antiprotons Annihilation in the Galaxy As A Source of Diffuse Gamma Background
重子非对称宇宙中反物质畴的存在可以作为粒子理论在非均匀重子合成暴胀模型中的宇宙学结果。这样的区域可以在早期宇宙中生存下来，并在我们的银河系中形成反物质恒星的球状星团。提出了星系反物质污染和物质气体湮灭的模型。质子-反质子湮灭伽马通量再现了EGRET测量的银河系伽马背景。通过与观测数据的比较，估计了银河系中可能存在的反物质星的最大允许数量。
2000-05-21 astro-ph 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
A combined dark matter study of AMS-02 antiprotons and Fermi-LAT gamma rays
宇宙射线的观测是我们银河系中暗物质湮灭的一个敏感的探测器。在这篇文章中，我们提出了AMS-02反质子数据的分析，减少宇宙射线传播的不确定性，同时拟合暗物质和传播参数。结果显示出一个可能的暗示，暗物质指向一个接近热值的湮灭截面。我们调查的兼容性，这个信号与暗物质的银河系中心多余的费米-LAT伽马射线数据的解释，并讨论了暗物质模型的影响。
2017-11-17 astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of the gamma-ray excess and AMS-02 antiprotons: Velocity dependent dark matter annihilations
在最近的AMS-02观测中，银河系中心的GeV γ射线过剩和可能的反质子过剩的两个信使结果表明，这两个异常可能是由于同一个起源--暗物质（DM）湮灭到$b \bar b$中，而这些结果似乎与矮球状星系的观测相矛盾。为了给出一个相容的解释，我们考虑了赝标量DM粒子$S_d^+ S_d^-$通过$S_d^+ S_d^- \rightarrow S_d^0 S_d^0$湮灭，这个过程由一个新的标量$ϕ$和$S_d^0$介导，迅速衰减为$b \bar{b}$。对于具有简并质量的三重态粒子$S_d^+$、$S_d^-$和$S_d^0$，DM的湮灭截面与相对速度$v_r$成线性关系，从而放松了矮球状星系的约束。参数空间推导出相应的约束。虽然在对撞机和DM直接探测中揭示新扇区的痕迹似乎具有挑战性，但从$S_d^0$衰变中间接搜索伽马射线线有可能揭示DM湮灭，伽马射线线$\sim m_{S_d^0} /2$的能量约为50 $-$ 75 GeV。
2017-08-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Antiproton constraints on the GeV gamma-ray excess: a comprehensive analysis
银河系中心的费米-LAT数据中可能个别化了一个GeV的伽马射线过剩，并根据暗物质（DM）湮灭进行了解释，无论是在强子（基本上是$b\bar{b}$）还是轻子通道中。为了验证这个诱人的解释，我们解决了两个问题：（i）我们改进了DM的二次发射计算（逆康普顿和韧致辐射）与以前的工作，确认它是非常相关的，以确定在轻子通道的DM频谱，使任何结论的DM性质的信号关键取决于这一贡献;（ii）我们考虑反质子对DM强子通道的约束，发现传播模型的不确定性，特别是晕的高度，起着重要的作用。此外，我们讨论了太阳调制的作用，考虑到可能的电荷依赖的影响，其重要性估计利用详细的数值工具。我们得到的限制，严重限制DM的解释过剩的强子通道，银河系传播参数和太阳调制的标准假设。然而，如果采用更保守的选择，它们会大大放松。
2014-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
"Discrepant hardenings" in cosmic ray spectra: a first estimate of the effects on secondary antiproton and diffuse gamma-ray yields
CREAM最近的数据似乎证实了早期的建议，即初级宇宙线（CR）光谱在几TeV/核子比在10-100 GeV范围内更难。此外，氦和更重的原子核光谱出现系统硬比质子通量在相应的能量。我们在这里注意到，如果测量反映的星际通量（相对于本地的影响）的内在功能，预计在sub-TeV范围内的次级产额，如反质子和弥漫的伽马射线的可观的修改。目前，对这些特征的起源的无知代表了天体物理参数提取以及间接暗物质搜索的背景估计中的系统误差。我们发现，光谱的修改是明显的100 GeV以上，并可以负责~30%的影响，反质子的能量接近1 TeV或伽马的能量接近300 GeV，相比目前考虑的预测的基础上简单的外推输入通量从低能量的数据。或者，如果该特征来自本地源，则不相关的光谱变化可能会出现在反质子和高能伽马射线中，后者可能依赖于视线。
2011-01-19 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse Galactic gamma rays, cosmic-ray nucleons and antiprotons
银河系超过1 GeV的连续伽马射线发射是一个未解之谜。这可能表明，星际核子或电子谱比局部直接测量更难，如果局部宇宙射线源支配附近的通量，情况可能就是这样。然而，很难区分这两种情况。宇宙射线次级反质子提供了解决这个问题的方法。在我们的模型中，我们计算了宇宙线次级反质子谱，它计算了初级核子、次级核子和电子的自洽传播。碎片和能量损失计算使用现实的星际气体和辐射场的分布，扩散再加速也被纳入。我们的研究表明，精确测量反质子通量，特别是在高能量下，可以提供星际核子谱的诊断，使我们能够测试硬核子谱假设。目前超过3 GeV的反质子数据表明，它已经可以排除在几个西格玛水平。
1998-08-10 astro-ph hep-ph
Probing dark matter annihilation in the Galaxy with antiprotons and gamma rays
Cuoco、Korsmeier和Krämer（2017）通过分析AMS-02最近的宇宙射线反质子数据，并通过同时拟合暗物质和传播参数，考虑到宇宙射线传播的不确定性，发现了暗物质湮灭的可能线索。在这里，我们将这种分析扩展到更广泛的湮灭通道。我们发现一致的暗示，一个暗物质信号的湮没截面接近的热值和质量范围在40和130 GeV之间，这取决于湮没通道。此外，我们调查在多远的可能的信号是兼容的银河系中心的伽马射线过剩和最近的观测矮卫星星系通过执行一个联合的全球拟合，包括不确定性的暗物质密度分布。作为一个例子，我们解释我们的结果的框架中的希格斯门模型。
2017-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Is the Dark Matter interpretation of the EGRET gamma ray excess compatible with antiproton measurements?
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。这种过剩显示了暗物质湮灭所预期的所有特征：a）它存在，并且在所有天空方向上都有相同的光谱，而不仅仅是在银河平面上，正如预期的那样。b）它显示了一个有趣的子结构，在距离星系中心14 kpc的甜甜圈形状的环，那里的恒星环表明可能有一个矮星系的坠落。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，这是为了解释在旋转曲线中的斜率在约11 kpc的特殊变化（由于在14 kpc的DM环）。最近，Bergstrom等人声称，EGRET γ射线过剩的DM解释被反质子通量排除在外，因为在他们的各向同性扩散传播模型中，反质子的通量将远远超过观测到的通量。然而，由于垂直于圆盘的粒子对流和局部环境的不均匀性，传播在很大程度上是各向异性的。结果表明，各向异性传播可以减少反质子产额的数量级，而仍然是一致的B/C比。因此，很难用反质子来搜索{ \it light} DM粒子，因为它们产生与背景相似的反质子谱，但反质子是调整传播模型中许多简并参数的完美手段。
2006-12-16 astro-ph hep-ph
A Systematic Study of Hidden Sector Dark Matter: Application to the Gamma-Ray and Antiproton Excesses
在隐藏扇区模型中，暗物质并不直接耦合到标准模型的粒子内容，在直接检测实验中强烈抑制速率，同时仍然允许来自湮灭的大信号。在本文中，我们进行了广泛的研究隐藏的扇区暗物质，涵盖了广泛的暗物质自旋，介质自旋，相互作用图，和湮灭的最终状态，在每种情况下，确定是否湮灭是s波（从而使有效的湮灭在今天的宇宙）。然后，我们继续考虑各种门户的相互作用，使隐藏的部门湮灭产品衰减到标准模型。我们广泛地分类约束遗迹密度的要求和矮球状星系观测。在这种情况下，隐藏的部门是在早期宇宙的标准模型的平衡，我们把一个下限的门户耦合，以及对暗物质的弹性散射截面与原子核。我们应用我们的隐藏部门的结果，所观察到的银河系中心伽玛射线过剩和宇宙射线反质子过剩。我们发现，这两个过剩可以同时解释的各种隐藏的部门模型，没有任何张力与矮球状星系的观测约束。
2020-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Cosmic Antiproton Constraints on Effective Interactions of the Dark Matter
利用一种有效的相互作用方法来描述暗物质粒子与标准模型中光自由度之间的相互作用，计算了星系晕中暗物质湮灭所引起的反质子通量，并与PAMELA实验的最新反质子谱进行了比较.我们得到有用的约束的有效相互作用的大小，相当于从对撞机和伽马射线实验推断。
2010-11-10 hep-ph
Constraining the dark matter origin of the halo-like 20 GeV $γ$-ray excess with the AMS-02 antiproton data
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
利用AMS-02反质子数据约束银河系20 GeVγ射线过剩的暗物质起源，发现其暗物质截面低于解释信号所需值，因此排除暗物质解释。
2025-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Exclusive annihilation p pbar -> gamma gamma in a generalized parton picture
在大s（~10 GeV^2）和|t|，|u| ~ s下，质子-反质子湮灭成两个光子的过程可以用广义部分子图像来描述，类似于广角实康普顿散射中的“软机制”。这两个光子是在一个快夸克和反夸克的湮灭中发射出来的。描述p-pbar系统向q-qbar对过渡的矩阵元可以与类时质子弹性形状因子以及在包含的深度非弹性散射中测量的夸克/反夸克分布有关。该反应可以在GSI的1.5-15 GeV高光度反质子储存环（HESR）上进行研究。
2002-08-06 hep-ph
Possible Indications of a Clumpy Dark Matter Halo
我们调查了伽马射线晕（最近在EGRET数据中发现了证据）是否可以用块状晕中的中性伴子湮灭来解释。我们发现，测量到的多余的伽马射线通量可以解释通过一个中等量的聚集在晕。此外，所需的聚集量也意味着在低能量下有可测量的过量反质子，这一点得到了BESS合作组织最近测量的支持。预测的反质子通量产生的中性伴子湮灭在clueros晕是足够高的宇宙射线产生的反质子也在中等高的能量（几个GeV以上）过剩。这个预测，以及一个或两个尖锐的伽马线来自湮灭成2伽马或Z伽马可以在即将到来的空间实验，如AMS和GLAST测试。
1998-04-05 astro-ph hep-ph
Antiproton signatures from astrophysical and dark matter sources at the galactic center
我们银河系的中心是一个以极端现象为特征的复杂区域。超大质量人马座A* 黑洞的存在，高暗物质密度和更高的重子密度能够产生非常高能的过程。事实上，高能伽马射线已经被不同的望远镜观测到，尽管它的起源还不清楚。在这项工作中，我们限制了可能的反质子通量分量与此信号。预期的次级天体物理反质子背景已经饱和了观测数据。这意味着任何其他重要的天体物理来源导致不一致的过量，因为与上述背景相对应的理论不确定性很小。约束条件取决于扩散模型和源的光谱特征。特别地，我们考虑由幂律，单色信号和标准模型粒子-反粒子通道产生描述的反质子谱。
2015-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter annihilations into two light fermions and one gauge boson: general analysis and antiproton constraints
本文研究了由Majorana粒子通过汤川耦合与轻标准模型费米子和额外标量耦合构成暗物质的情形。在这种情况下，轻费米子的湮灭率与调解的标量粒子强烈抑制费米子的质量。然而，螺旋度的抑制被规范玻色子的相关发射所解除，产生的湮灭率可能足够大，可以间接探测到暗物质粒子。我们对这种情况进行了一般性的分析，计算了当暗物质粒子为SU（2）_L单重态或二重态，f为轻子或夸克，V为光子、弱规范玻色子或胶子时，过程χχ \rightarrow f \bar f V的湮灭截面.我们指出，湮灭率是特别增强时，暗物质粒子是质量退化的中间标量粒子，这是一个场景几乎没有约束的碰撞搜索的外来带电或有色粒子。最后，我们从PAMELA测量的宇宙反质子-质子比的过量的非观测中推导出相关截面的上限。
2013-07-11 hep-ph
Antiproton Limits on Decaying Gravitino Dark Matter
我们报告的约束条件的衰变引力子暗物质的寿命模型与双线性R-宇称违反来自宇宙射线反质子的观测与PAMELA实验。对一组可行的宇宙射线传播参数进行扫描，我们发现引力子质量从大约100 GeV到10 TeV的下限范围从$8\times 10^{28}$ s到$6\times 10^{28}$ s。将这些限制与来自伽马射线和中微子观测的限制进行比较，我们得出结论，所提出的反质子限制是目前在所考虑的质量范围内对引力子寿命的最强和最鲁棒的限制。这些约束对应于$10^{-8}$到$8\times 10^{-13}$范围内的双线性R-奇偶性破坏参数的大小的上限。
2014-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Robust Excess in the Cosmic-Ray Antiproton Spectrum: Implications for Annihilating Dark Matter
在AMS-02协作组报告的谱图中，发现了过量的$\sim$ 10-20 GeV宇宙射线反质子。然而，与该信号相关的系统不确定性使得难以解释这些结果。在本文中，我们重新审视与太阳调制的时间，电荷和能量相关的影响，反质子生产截面，和星际宇宙射线传播的不确定性。在考虑了这些不确定性之后，我们确认存在4.7 $σ$反质子过剩，这与$m_χ \approx 64-88$ GeV暗物质粒子湮灭为$b\bar{b}$产生的反质子过剩一致，其横截面为$σv \simeq (0.8-5.2) \times 10^{-26}$ cm $^{3}$ /s。如果我们考虑到超新星遗迹中次级反质子的随机加速，数据继续支持类似范围的暗物质模型（$m_χ\approx 46-94$ GeV，$σv \approx (0.7-3.8)\times 10^{-26}$ cm $^3/$ s），显著性为3.3 $σ$。用来解释反质子过剩的暗物质模型也可以解释银河系中心观测到的GeV级伽马射线过剩。
2019-08-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Novel dark matter constraints from antiprotons in the light of AMS-02
利用AMS-02的精确测量，我们评估了宇宙射线反质子观测中的暗物质（DM）极限。我们适当地考虑到宇宙射线传播的不确定性拟合在同一时间DM和传播参数，并边缘化后者。我们发现一个显着的DM信号（~4.5西格玛）的DM质量接近80 GeV的指示，强子湮没截面接近的热值，西格玛v ~3e-26 cm 3 s-1。有趣的是，这个信号与DM对银河系中心伽马射线过剩的解释是一致的。信号的确认将需要对系统不确定性进行更准确的研究，即，反质子生产截面，太阳调制效应的建模。解释AMS-02的数据在强子DM湮灭的上限，我们得到强有力的约束，排除DM质量低于约50 GeV的热湮灭截面，在约150和500 GeV之间的范围内，即使是保守的传播方案。除了80 GeV的范围外，我们的极限是矮星系伽马射线观测极限的4倍。
2017-05-12 astro-ph.HE hep-ph
Simplified dark matter models in the light of AMS-02 antiproton data
在这项工作中，我们进行了分析，最近AMS-02的反质子通量和反质子比的简化的暗物质模型的框架。为了预测AMS-02观测值，我们采用了由观测到的核通量确定的传播和注入参数。我们假设暗物质粒子是狄拉克费米子暗物质，具有疏轻子赝标或轴向矢量介体，仅耦合到标准模型夸克和暗物质粒子。我们发现AMS-02的观测结果在不确定性范围内与暗物质假说是一致的。在68%的置信水平下，对于赝标介质的湮灭，反质子数据倾向于暗物质（介质）质量在700 GeV-5 TeV之间，对于轴矢量介质的湮灭，反质子数据倾向于大于700 GeV（200 GeV-1 TeV）。AMS-02的数据要求在赝标量（轴向矢量）介质的简化模型中，有效的暗物质湮灭截面在1 × 10 ^{-25} --1 × 10 ^{-24}（1 × 10 ^{-25} --4 × 10 ^{-24}）cm ^3/s范围内。本文还讨论了LHC和Fermi-LAT的限制。
2016-12-30 hep-ph
Implications of the first AMS-02 antiproton data for dark matter
讨论了AMS-02 $\bar p/p$数据对宇宙射线传播和暗物质（DM）性质的影响。使用各种扩散再加速（DR）传播模型，可以得到非常保守的上限DM湮灭截面。结果表明，这些极限与矮球状卫星星系的费米-LAT伽马射线数据是一致的。在当前的数据中，$\sim 100$ ~GeV以上的$\bar p/p$谱的平坦化仍然为TeV尺度的DM粒子留下了一些空间。需要更多的高动能反质子数据来约束DM粒子的性质。
2015-08-27 hep-ph
Explaining the GeV antiproton/$γ-$ray excesses and W-boson mass anomaly in an inert two Higgs doublet model
对于新发现的$W$ -玻色子质量异常，可以在不违反其他天体物理/实验约束的情况下解释异常的最简单的暗物质（DM）模型之一是惰性双希格斯模型，其中DM质量（$m_{S}$）被发现在$\sim 54-74$ GeV之内。在这个模型中，DM通过$SS\to b\bar{b}$和$SS\to WW^{*}$的湮灭将产生反质子和伽马射线，并且可以解释先前在这两种粒子中发现的过量。受此启发，我们重新分析AMS-02反质子和费米-LAT银河系中心γ射线数据。对于反质子的分析，新的治疗方法是列入的电荷符号依赖的三维太阳调制模型的约束下，随时间变化的质子数据。我们发现，过量的反质子是更明显的比以前的结果的力场太阳调制模型的基础上。将这种过剩解释为$SS\to WW^{*}$（$SS\to b\bar{b}$）的湮灭需要$\sim 40-80$（$40-60$）GeV的DM质量和$O(10^{-26})~{\rm cm^3~s^{-1}}$的速度平均截面。对于$γ$射线数据分析，除了采用广泛使用的空间模板拟合外，还采用了数据驱动的光谱模板分析的正交方法。对GeV $γ$射线过剩的拟合产生的DM模型参数与通过$WW^{*}$通道拟合反质子过剩的DM模型参数重叠。解释$W$ -玻色子质量异常、GeV反质子过剩和GeV $γ$ -射线过剩所需的DM粒子性质的一致性表明它们有共同的起源。
2022-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Annihilation into Four-Body Final States and Implications for the AMS Antiproton Excess
我们把暗物质湮灭看作是标准模型粒子的一组末态，包括由中间态衰变产生的两体和四体末态。对于质量约为10-10^5 GeV的暗物质，我们使用普朗克和费米-LAT、MAGIC和VERITAS等高伽马射线实验的更新数据来约束每个末态的湮灭截面。普朗克约束是在整个质量范围内湮灭为轻轻子的最严格的约束，费米-LAT约束是质量高达~10^4 GeV的四体末态最严格的约束。我们根据最近AMS反质子的结果考虑了这些限制，并表明对于轻介质，当质量为mx ~ 60-100 GeV的暗物质和介质质量mx/mx ~< 1时，用暗物质解释AMS数据是可能的，并且与费米-LAT内星系测量保持一致。
2017-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse continuum gamma rays from the Galaxy
本文采用一个包括核子、反质子、电子、正电子和同步辐射的宇宙线传播模型，对银河系弥散γ射线连续辐射进行了新的研究。我们的逆康普顿（IC）散射的治疗包括在银河系星际辐射场（ISRF）的各向异性散射的影响和ISRF本身的一个新的评价。基于局部测量的电子和核子光谱和同步加速器约束的模型与30-500 MeV范围内的伽马射线测量结果一致，但在此范围外的过量是显而易见的。一个更硬的核子光谱被认为是，但适合伽马射线导致它违反了正电子和反质子的限制。更硬的星际电子能谱也允许伽马射线能谱在1 GeV以上拟合，当与修改后的核子能谱结合时，这一点可以进一步改善，核子能谱仍然尊重反质子和正电子所施加的限制。一个大的电子/IC晕，提出了很好地再现高纬度的伽马射线发射的变化。银河系发射的晕对高纬度伽马射线强度的贡献很大，这对研究弥漫的河外成分和暗物质特征具有重要意义。射电同步加速器光谱指数提供的限制不允许所有<30 MeV的伽马射线发射都用陡峭的电子光谱来解释，除非它采取200 MeV以下的急剧上升的形式。这使我们倾向于选择一个源群作为过量低能伽马射线的起源。
2000-02-24 astro-ph hep-ph
Closing in on mass-degenerate dark matter scenarios with antiprotons and direct detection
在过去的几年里，宇宙射线反质子测量和直接暗物质搜索都被证明在限制暗物质候选者的性质方面特别有效。目前的工作集中在这两种类型的约束在一个最小的框架，其特点是一个马约拉纳费米子的暗物质粒子和标量介导的耦合夸克。考虑到广泛的耦合方案，我们推导出反质子和直接检测的限制，使用最新的数据和密切关注天体物理和核的不确定性。这两个信号强烈增强的存在下，简并暗物质和标量质量，但我们表明，效果是特别引人注目的直接检测。因此，最新的直接探测极限领先于反质子。我们发现，反质子和直接检测数据设置严格的质量分裂的下限，达到19%，在300 GeV的暗物质质量的统一耦合。有趣的是，这些极限与大型强子对撞机正在进行的对撞机搜索正交，使得在未来几年内接近简并暗物质的场景变得可行。
2012-11-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic rays from Leptonic Dark Matter
如果暗物质具有轻子数，那么很自然地预期暗物质湮灭和/或衰变主要产生标准模型轻子，而产生的反质子的数量可以忽略不计。为了说明这样一个简单的想法，我们考虑一个方案，右手sneutrino暗物质通过微小的R宇称破坏相互作用衰变到标准模型粒子。有趣的是，带电轻子和中微子是直接产生的，它们可以导致预测的正电子分数出现一个尖峰。此外，右手中微子的衰变也产生了弥散的连续伽马射线，这可能是EGRET观测到的过量伽马射线的原因，而初级反质子通量可以被抑制。PAMELA和FGST天文台将检验这些关于正电子、伽马射线和反质子的宇宙射线通量的预测。
2008-12-18 astro-ph hep-ph
Indirect Evidence for Neutralinos as Dark Matter
利用WMAP测量的残骸密度，可以用一种与模型无关的方法确定WIMP湮没截面。如果假设WIMPS是超对称的中性伴子，那么超对称参数空间中只有有限的区域与湮灭截面相匹配。结果表明，由此产生的正电子，反质子和伽马射线从中性伴子湮灭（主要进入b-bbar夸克对）提供了正确的形状和数量级的银河系模型中丢失的伽马和硬正电子通量，并与反质子的生产是一致的。
2003-12-02 hep-ph
Galactic cosmic rays & gamma rays: a synthesis
我们已经建立了一个模型，旨在重现与宇宙射线起源和传播有关的许多种类的观测数据：原子核、反质子、电子和正电子、伽马射线和同步辐射的直接测量。我们的主要结果包括评估的扩散/对流和再加速模型，估计的晕的大小，计算的星际正电子和反质子光谱，评价的核子和电子星际光谱的替代假设，和计算的银河弥漫伽马射线发射。我们表明，从经典的宇宙射线的研究与伽马射线和其他数据相结合的信息，导致宇宙射线的起源和传播更严格的约束。
1999-03-24 astro-ph hep-ph
Consistency test of the AMS-02 antiproton excess with direct detection data based on the effective field theory approach
AMS-02数据中潜在的反质子过剩非常有趣，可能来自暗物质湮灭。基于有效场论方法，本文研究了AMS-02反质子过剩的DM解释与直接探测实验LUX、PandaX-II和XENON 1 T的零结果的相容性。我们专注于五，六维运营商与费米子DM。只有一个五维算符和一个六维算符可以成功地解释反质子过剩，而其余的要么被直接探测排除在外，要么需要非常小的截止尺度，这使得有效场论方法无效。
2018-06-09 astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of AMS-02 Results: Correlations among Dark Matter Signals
AMS-02合作最近公布了能量高达约350 GeV的正电子部分$e^+/(e^-+e^+)$的数据。如果我们坚持把观测到的过剩解释为暗物质信号，那么我们发现它最好用TeV尺度的暗物质湮灭成$τ^+τ^-$来描述，尽管这种情况已经受到伽马射线测量的严重限制。伽马射线比$τ^+τ^-$更允许湮没到$μ^+μ^-$中，但它给出了与\textsc{AMS-02}数据的较差拟合。此外，由于电弱修正诱导的相关性之间的稳定粒子的流量从暗物质湮灭，最近的AMS-02数据意味着一个定义明确的预测相关的反质子流量。假设他们未来的测量不会显示出任何超出背景的反质子过剩，那么仅仅利用一次实验的数据就可能排除暗物质对正电子上升的解释。这项工作是我们强调暗物质信号之间相关性的第一个项目。
2013-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Secondary antiprotons as a Galactic Dark Matter probe
我们提出了一种新的测定与宇宙射线散射的星际气体上的次级反质子通量相关的天体物理不确定性。我们选择了一组与PAMELA最近的B/C数据兼容的传播模型，并找到了在不同能量范围内提供最小和最大反质子通量的模型。我们用这个结果来确定最保守的界限相关的暗物质（DM）湮灭通道：我们发现，最近的DM解释银河系中心地区的伽马射线过剩的说法不能排除由目前的反质子数据。最后，我们讨论了AMS-02最近发布的初步数据的影响。特别是，我们提供了一个参考模型兼容的质子，氦和B/C光谱从这个实验。值得注意的是，该模型的主要传播参数与我们早期统计分析中提出的最佳拟合一致。我们还表明，反质子质子比并没有表现出任何显着的异常，在高能量方面，我们的预测。
2016-02-03 astro-ph.HE hep-ph
Antiprotons from Dark Matter: Current constraints and future sensitivities
系统分析了当前和未来宇宙线反质子测量对暗物质性质的影响。我们发现：1）PAMELA的当前数据对湮灭和衰变DM施加了约束，这些约束类似于（甚至略强于）来自费米伽马射线的最严格的边界，对于强子通道和天体物理参数的基准选择。2)即将到来的数据从AMS-02有能力改善这些约束略小于一个数量级，甚至探测热遗迹DM在30-200 GeV的范围内，强子通道。然而，随着天体物理参数选择范围的扩大，约束条件的不确定性将在一到两个数量级之间。然后，我们探索早期AMS-02的能力，数据重建的情况下，积极检测到一个显着的过量（归因于DM湮灭）的背景下的潜在DM属性。对于强子通道，我们发现AMS-02应该能够在一定程度上确定DM质量和截面，但不能确定具体的湮灭通道和分支比。如果允许其他更奇特的湮灭通道，重建将更具挑战性。
2013-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Antiprotons from dark matter annihilation through light mediators and a possible excess in AMS-02 $\bar{p}/p$ data
我们表明，在暗物质（DM）粒子湮灭通过光介质的情况下，最终状态的宇宙射线粒子的能谱强烈依赖于介质质量。对于终态反质子，当介质质量与$\pbar p$产生阈值相当时，出现具有相对窄峰的光谱。有趣的是，AMS-02关于$\pbar/p$通量比的最新数据暗示，在$\sim100-450$ GeV的能量范围内，在预期的背景上有一个类似凸点的过量。我们表明，这样一个轻介质的情况下，最新的AMS-02数据的DM直接湮灭到标准模型粒子的情况下，从内部超新星遗迹（SNRs）产生的反质子是有利的，是一致的上限来自费米-LAT数据的伽马射线对矮球状星系。能量在450 GeV以上的$\pbar/p$通量比预计将随能量迅速下降，这可以很容易地与其他两种情况区分开来，因为它们预测该比率将变平或上升到多TeV区域。
2016-11-14 hep-ph
Antiproton constraints on dark matter annihilations from internal electroweak bremsstrahlung
如果暗物质粒子是马约拉纳费米子，那么湮灭成两个费米子和一个规范玻色子的过程，在模型参数的某些选择下，可能会有一个不可忽略的截面。利用一个亲轻子暗物质的玩具模型，我们计算了PAMELA测量的宇宙反质子-质子通量比对湮灭截面的约束。此外，我们计算了最大的天体物理的助推因子允许在银河系的假设下，轻子暗物质粒子是我们的宇宙中的暗物质的主要组成部分。这些限制构成了非常保守的估计的助推因子更现实的模型中，暗物质粒子也耦合到夸克和弱规范玻色子，如最轻的中性伴子，我们也分析了一些具体的基准点。这里提出的天体物理学助推因子的限制可用于评估在目前运行的IACT以及预计的CTA中检测来自暗物质湮灭的伽马射线信号的前景。
2011-05-26 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic positron and antiproton constraints on the gauge-Higgs Dark Matter
我们在一个扭曲的五维$SO(5) \times U(1)$规范-希格斯统一模型中计算了一个规范-希格斯暗物质候选者的宇宙线正电子和反质子谱。规范-希格斯玻色子玻色子的稳定性由H宇称保证，在H宇称下，只有希格斯玻色子玻色子在低能时是奇的。H宇称守恒允许HHW^+W^-和HHZZ的4点顶点与标准模型中的大小相同，这产生了$m_H > m_W$的有效湮灭率。最主要的湮灭通道是$H H \to W^+ W^-$，随后是$W$玻色子衰变成正电子或夸克，正电子或夸克再碎裂成反质子。通过与PAMALA和Fermi/LAT观测到的正电子和反质子谱的比较，我们发现希格斯玻色子玻色子的质量不能大于90 GeV，以免超出观测值。再加上不使宇宙过度闭合的限制，暗物质质量的有效范围被限制在70-90 GeV。
2010-07-02 hep-ph
Indirect dark matter searches as a probe of degenerate particle spectra
我们认为，宇宙学的暗物质的粒子非常接近的质量低于TeV规模的新的有色粒子的可能性。虽然这样的场景本质上很难在对撞机上直接确认，但我们发现间接的暗物质搜索可能是一个强大的替代方案。特别是，我们表明，在这种情况下，暗物质湮灭的夸克-夸克-胶子的最终状态可以引起显着的反质子（但也伽马射线）通量，并比较由此产生的限制，从直接搜索在LEP，Tevatron和大型强子对撞机的界限。对于超对称中性伴子，简并有方夸克，例如，反质子可以对质量低于45-80 GeV的情况产生更严格的限制。
2012-03-02 astro-ph.CO hep-ph
PPPC 4 DM ID: A Poor Particle Physicist Cookbook for Dark Matter Indirect Detection
我们提供的成分和食谱计算信号的TeV级暗物质湮灭和衰变在银河系和超越。对于每个DM通道，我们提出了电子和正电子，反质子，反氘，γ射线，中微子和反中微子e，μ，τ在生产，计算高统计模拟的能谱。通过比较Pythia和Herwig事件发生器产生的结果，我们估计了Monte Carlo不确定性。然后，我们提供了在银河系中的带电粒子的传播函数，几个DM分布配置文件和传播参数集。电子和正电子的传播进行了改进的半分析方法，考虑到位置依赖的能量损失在银河系。利用这样的传播函数，我们计算了电子和正电子，反质子和反氘核在地球位置的能谱。然后，我们提出的伽马射线通量，无论是从即时发射和逆康普顿散射的星系晕。最后，我们提供了河外伽马射线的光谱。所有结果都以数字形式提供，随时可以使用。
2012-08-21 astro-ph.CO hep-ph
Indirect Dark Matter Signals from EGRET and PAMELA compared
暗物质湮灭（DMA）可能会产生过量的伽马射线和反物质粒子，如反质子和正电子，高于宇宙射线相互作用的背景。来自EGRET的过量弥散银河伽马射线显示了DMA预期的所有特征。PAMELA的反质子和正电子分数的新的精确测量进行了比较与EGRET过剩。它示出的带电粒子是强烈依赖于所使用的传播模型。通常的传播模型与各向同性传播模型是不相容的，最近观察到的对流在我们的银河系。对流导致DMA中带电粒子产量的数量级不确定性，因为即使是相当小的对流也会让晕中的带电粒子漂移到太空。结果表明，这种各向异性传播模型，包括对流更喜欢从DMA的反质子的贡献，但在正电子分数的上升，所观察到的PAMELA，是不兼容的DMA，如果与EGRET过剩。如果将观测到的质子/电子比的上升仔细地拟合在传播模型中，则正电子/电子比的上升是预期的，尽管上升略大于预期，因此在数据的有限准确度内，额外的本地源也可能有所贡献。
2009-01-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Reanalysis of the Systematic Uncertainties in Cosmic-Ray Antiproton Flux
本研究通过全局贝叶斯分析全面评估宇宙射线反质子通量的系统不确定性，发现最新 AMS-02 数据支持纯次级起源，不支持 10 GeV 处的反质子超出及相关暗物质解释。
2024-02-12 astro-ph.HE hep-ph
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
Constraining the interaction strength between dark matter and visible matter: I. fermionic dark matter
本文通过对暗物质遗迹密度的观测、CDMS和XENON的直接探测实验以及PAMELA对反质子质子比的间接探测，研究了暗物质与标准模型粒子相互作用的约束条件。通过构造暗物质与标准模型粒子之间的有效相互作用算符，采用了与模型无关的研究方法。研究了最一般的4-费米子算符。我们发现，来自不同观测的约束是互补的。特别是自旋无关散射给出了非常强的约束相应的运营商。在某些情况下，反质子到质子数据的间接探测实际上比直接探测或轻暗物质（小于70 GeV）的遗迹密度更灵敏。
2011-09-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Indirect Detection Analysis: Wino Dark Matter Case Study
我们进行了多通道分析的间接信号的维诺暗物质，包括一个回路电弱和索末菲增强校正。我们从宇宙射线反质子和正电子，从连续星系和河外弥漫伽马射线光谱，从没有在银河系中心的伽马射线线功能超过500 GeV的能量，从伽马射线对附近的矮球状星系和星系团，并从CMB功率谱的限制。此外，我们显示了未来的前景中微子观测朝向内银河系和反氘搜索。对于每一个这些间接探测探测器，我们包括和讨论的相关性，最重要的天体物理学的不确定性，可以影响的强度推导出的限制。我们发现，威诺作为一个暗物质的候选人被排除在质量范围低于800 GeV的反质子和1.8和3.5 TeV之间的伽马射线线功能的情况下，对银河系中心。其他间接检测探针的限度确认了排除质量范围的主要部分。
2014-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Upper limits on DM annihilation cross sections from the first AMS-02 antiproton data
AMS-02合作组首次测量的反质子与质子比与常规宇宙线秒数在$\sim 10-100$ GeV动能范围内的预期一致，在$\sim 300$ GeV以上的动能范围内，它可以转化为暗物质湮灭截面的严格上限。使用GALPROP代码，我们推导出在各种传播模型和DM配置文件的上限。我们表明，在“传统”的传播模型，对于$q\bar q$，$b\bar b$，和$WW$的最终状态，约束可以更严格的比来自最近的费米-LAT伽玛射线数据的矮球状卫星星系。利用典型的最小值，中位数和最大值模型从以前的全球拟合，我们表明，上限的变化是大约五个因素。讨论了DM对高能$\bar p/p$数据贡献的可能性。
2015-08-27 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-ray antiproton excess from annihilating tensor dark matter
该研究计算张量暗物质湮灭产生的反质子，表明约 62.5 GeV 质量和约 $10^{-3}$ 希格斯门户耦合可解释 AMS-02 的 10–20 GeV 反质子超出，并满足多项实验约束。
2024-02-29 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Annihilation Signatures from Electroweak Bremsstrahlung
我们研究观测签名的暗物质湮灭在银河系所产生的电弱韧致辐射贡献的湮灭截面。一段时间以来，人们已经知道，光子韧致辐射可以显着提高DM湮灭产额。最近，我们已经证明，在螺旋度抑制的2 -> 2湮灭的一些流行模型中，W和Z规范玻色子的电弱韧致辐射可以是主要的湮灭通道。W/Z韧致辐射特别有趣，因为通过湮灭产生的规范玻色子随后衰变，产生大量的电子、正电子、中微子、强子（包括反质子）和伽马射线的相关通量，这些在间接暗物质搜索中都很重要。在这里，我们计算通过γ/W/Z-韧致辐射产生的稳定湮灭产物的光谱。在修改流量，以占通过银河系的传播，我们设置的湮灭截面通过与观测数据进行比较的上限。我们发现，严格的宇宙射线反质子限制排除了相当大的暗物质的贡献，观察到的宇宙射线正电子通量的一类模型，其中韧致辐射过程占主导地位。
2012-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Secondary antiprotons and propagation of cosmic rays in the Galaxy and heliosphere
宇宙射线核与星际气体的高能碰撞被认为是产生大多数宇宙射线反质子的机制。由于该过程的运动学，它们被创造出具有非零动量;其特征光谱形状在~2 GeV处具有最大值，并在较低能量处急剧下降，这使得反质子成为银河系中粒子传播和日光层调制模型的独特探针。另一方面，次级反质子通量的精确计算为寻找来自超对称粒子湮灭和原始黑洞蒸发的奇异信号提供了“背景”。最近，新的数据与大量的统计数据，低，高能量的反质子通量已成为可用的，允许这样的测试进行。我们使用我们的传播代码GALPROP计算星际宇宙射线传播的各种模型。我们表明，没有简单的模型能够准确地描述各种数据：硼/碳和子铁/铁的比例，质子，氦，反质子，正电子，电子和扩散伽马射线的光谱。我们发现，只有一个模型的扩散系数加上对流的中断可以重现宇宙射线物种的测量，和再现的原色（p，他）可以进一步提高通过引入一个中断的主要注入光谱。对于我们的最佳拟合模型，我们预测质子和反质子通量在地球附近的不同调制水平和磁极性，使用稳态漂移模型在日光层中的传播。
2001-09-18 astro-ph hep-ph nucl-ex
What Does The PAMELA Antiproton Spectrum Tell Us About Dark Matter?
宇宙射线反质子谱的测量可以用来寻找湮灭暗物质的贡献，并限制暗物质湮灭截面。根据对宇宙射线在银河系中传播的假设，这种约束可能相当严格。我们重新审视这一主题，利用一套适合宇宙射线硼，碳，氧和铍数据的传播模型。我们推导出上限的暗物质湮灭截面，并发现当宇宙射线传播参数被视为滋扰参数（因为我们认为是适当的），所得到的限制是显着不那么严格比以前报道。我们还注意到（如前几组），简单的GALPROP类扩散再加速模型预测的宇宙射线反质子的光谱与PAMELA的观测结果在~5 GeV以上，但显着低估了在较低的能量通量。虽然在GeV级能量下模拟宇宙线传播的复杂性使得很难确定这种差异的起源，但我们认为过量的反质子可能是湮灭暗物质的结果。我们发现，这种过剩最适合于质量约为35 GeV、湮灭截面约为1 e-26 cm ^3/s（至b-bbar）的暗物质，这与先前在银河系中心观测到的产生伽马射线过剩所需的质量和截面非常一致。
2014-10-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Decaying vs Annihilating Dark Matter in Light of a Tentative Gamma-Ray Line
最近报道的费米-LAT数据中γ射线线的初步证据对于确定暗物质的性质具有很大的潜在意义。我们比较了衰变和湮灭暗物质的影响，考虑到从连续伽马射线，反质子通量和形态的过剩的约束。我们发现，希格西诺和维诺暗物质被排除在外，也为非热生产。一般来说，连续伽马射线通量严重限制了湮灭的暗物质。衰变的暗物质与费米-LAT过剩的空间分布的一致性需要银河系中心附近的暗物质密度的增强。
2014-01-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Using $γ$-ray observations of dwarf spheroidal galaxies to test the possible common origin of the W-boson mass anomaly and the GeV $γ$-ray/antiproton excesses
本文利用Fermi-LAT对19个矮椭球星系的γ射线观测，检验i2HDM能否同时解释W玻色子质量异常、GeV γ射线和反质子超出，结果倾向于排除其共同起源，但因J因子不确定性仍需未来观测确认。
2023-10-04 astro-ph.HE hep-ph
Models for Galactic cosmic-ray propagation
已经开发了一种新的银河系中粒子传播的数值模型，它允许研究2D或3D宇宙射线和伽马射线的产生和传播，包括完整的反应网络。这是一个进一步发展的代码，已被用于宇宙射线再加速，星系晕的大小，反质子和正电子在宇宙射线的研究，扩散连续伽马射线的解释，和暗物质。在本文中，我们说明了最近的结果，重点是B/C，亚铁/铁，ACE放射性同位素数据，源丰度和反质子。从放射性原子核中，我们得到宇宙线晕的高度范围为3-7千秒差距。
2001-01-04 astro-ph hep-ph
Hidden Sector Dark Matter and the Galactic Center Gamma-Ray Excess: A Closer Look
来自直接探测实验和大型强子对撞机的严格限制促使我们考虑这样的模型，其中暗物质不直接耦合到标准模型，而是湮灭成隐藏的扇形粒子，这些粒子最终通过与标准模型的小耦合而衰变。我们计算了在几个这样的隐藏扇区模型的背景下产生的伽马射线发射，包括那些隐藏扇区耦合到标准模型通过矢量门户（动力学混合与标准模型超荷），通过希格斯门户（混合与标准模型希格斯玻色子），或两者兼而有之。在每种情况下，我们确定广泛的参数空间区域，在其中观测到的银河系中心伽马射线过剩的光谱和强度可以很容易地被容纳，同时提供一个可接受的热遗迹丰度和保持一致的所有当前的限制。我们还指出，宇宙射线反质子测量可能会区分一些隐藏的部门模型从更传统的暗物质的情况。
2017-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Di-photon excess at LHC and the gamma ray excess at the Galactic Centre
最近的迹象表明，在大型强子对撞机的双光子最终状态的750 GeV的共振的动机，在这项工作中，我们分析的兼容性过剩与广泛的光子过剩检测在银河系中心。有趣的是，通过分析一个有效模型的参数空间，其中一个750 GeV的赝标量粒子介导的标准模型和标量暗扇区之间的相互作用，我们证明了这两个信号的兼容性。然而，我们发现，大型强子对撞机单喷流搜索和费米LAT测量强烈限制了可行的参数空间。本文评述了AMS-02实验对宇宙反质子通量测量的可能影响。
2016-01-29 astro-ph.HE hep-ph
Secluded singlet fermionic dark matter driven by the Fermi gamma-ray excess
我们研究的可能性，暗物质（DM）的解释的GeV规模的费米伽马射线过剩在银河系中心可以实现在一个特定的框架-孤立的单态费米暗物质模型与小混合之间的黑暗和标准模型部门。在这个框架内，它表明，DM湮灭到底夸克对，希格斯对，和新的标量对可以得到很好的拟合费米伽玛射线数据。此外，还考虑了PAMELA和AMS-02的反质子比、Fermi-LAT的矮球状星系γ射线辐射和LHC的Higgs测量的不可避免的约束。然后，我们发现我们的最佳拟合参数的费米伽马射线过剩，而不冲突的其他实验和宇宙学的限制，如果考虑到银河系DM密度分布的不确定性。成功幸存的参数是未来研究对撞机信号的基准点。
2016-06-27 hep-ph
Breaking the Barriers - Uniting Accelerator and Cosmic Ray p-p Cross Sections
我们对所有加速器的前向质子-质子和反质子-质子散射振幅数据进行了QCD参数化。利用矢量优势和加性夸克模型，我们表明，同样的参数也适合γ p和γ-γ相互作用。使用我们的模型的高能量的预测，随着Glauber理论，我们计算质子空气截面的能量接近sqrt s约30 TeV。我们的QCD模型预测的p-air宇宙线测量的比较提供了一个强有力的约束包容粒子产生截面。
2000-03-22 hep-ph
