Gamma Rays from Near-Solar WIMP Annihilations
如果弱相互作用的大质量粒子（WIMP）构成了银河系的暗物质晕，那么高密度的这种粒子将存在于大质量天体（如太阳）附近。由此产生的湮灭被认为会产生中微子、伽马射线和其他衰变产物。如果这种湮灭有任何显著的部分发生在太阳之外，那么地球上的探测器就可以观测到伽马射线。本文描述了一个计算，以确定发生在太阳以外的太阳捕获的WIMP零日的分数。这一结果对实验搜索的影响进行了讨论。我们发现，探测近太阳WIMP湮灭γ射线的前景是很差的。
2001-03-26 hep-ph
Annihilation of NMSSM neutralinos in the Sun and neutrino telescope limits
我们在NMSSM的框架下研究了中性伴子暗物质，对其参数空间进行了扫描，并计算了中性伴子在太阳中的俘获和湮灭率。根据中性伴子含量及其主要湮灭通道，讨论了在中微子实验中寻找中性伴子暗物质的前景。我们直接从中微子望远镜的太阳湮灭率上限重新计算了中性子-质子弹性截面的上限。该方法与μ子通量极限下的重算方法相比，具有不依赖于实验细节、重算系数对各种WIMP暗物质模型具有通用性等优点。我们得到90%的c.l.根据Baksan地下闪烁望远镜的结果得出的中性子质子截面的上限。
2010-06-18 astro-ph.HE hep-ph
PPPC 4 DM$ν$: A Poor Particle Physicist Cookbook for Neutrinos from DM annihilations in the Sun
我们提供计算太阳中TeV级暗物质湮灭的中微子信号的成分和配方。对于每个湮灭通道和DM质量，我们提出的中微子在生产的能谱，包括：国家的最先进的能量损失的初级粒子在太阳物质中，次级中微子，电弱辐射。然后，我们提出了传播到地球后的光谱，包括（真空和物质）风味振荡和太阳物质的相互作用。我们还提供了一个数值计算的DM粒子在太阳中的捕获率。这些结果以数字形式提供。
2014-07-14 astro-ph.HE hep-ph
Flavoring Monochromatic Neutrino Flux from Dark Matter Annihilation
众所周知，如果暗物质（DM）粒子从太阳内部的原子核散射的截面足够大，太阳可以捕获DM粒子。原则上，太阳内部DM对的湮灭可以导致中微子望远镜探测到相对较大的中微子通量。如果湮灭直接产生中微子对，地球上的中微子流将是单色的。在这种情况下，振荡概率中的振荡项导致检测到的事件的新的季节性变化，其对初始风味成分敏感。在本文中，我们提出了两个模型，预测这样一个可检测的单色中微子流量从DM湮灭。模型I，这是基于增强的II型跷跷板机制，预测由$(m_ν)_{αβ}$确定的单色通量的风味组合物。在模型II中，DM对首先湮灭为一对无菌中微子，这对无菌中微子振荡为活性中微子，其风味成分由活性-无菌中微子混合的风味结构决定。
2012-02-23 hep-ph
High Energy Electron Signals from Dark Matter Annihilation in the Sun
本文讨论了太阳内部或附近的暗物质湮灭产生的高能电子到达地球的两种机制。具体来说，如果DM湮灭成长寿命状态，或者如果暗物质非弹性散射，这将在太阳外留下一个暗物质的光环，电子就可以逃离太阳。这种局部化的电子源可能会影响实验观察到的光谱，这些实验的视场较窄，朝向太阳，如ATIC，不同于那些具有较大视场的实验，如费米。我们建议用现有的费米数据对这些可能性进行一个简单的测试，它比终态辐射的限制更敏感。如果被观测到，这样的信号将构成暗物质的明确特征。
2010-12-11 astro-ph.HE hep-ph
Muons from Neutralino Annihilations in the Sun: Flipped SU(5)
我们考虑了两类超对称翻转SU（5）模型，它们具有引力介导的超对称破缺，使得热中性伴子残余丰度提供了宇宙中观测到的暗物质密度。我们估计的μ介子通量所引起的中微子产生的中性粒子湮灭在太阳和讨论的前景，在冰立方/深核实验检测这种通量。我们还提供了相应的通量在约束最小超对称标准模型和非通用希格斯模型的比较。确定了IceCube/DeepCore实验可以探索的参数空间中的区域。
2011-04-29 astro-ph.CO hep-ph
Weakly interacting massive particles (WIMPs) can be gravitationally captured by the Sun and trapped in its core. The annihilation of those WIMPs into Standard Model particles produces a spectrum of neutrinos whose energy distribution is related to the dark matter mass. In this work, we present the theoretical framework for relating an observed neutrino flux to the WIMP-nucleon cross section and summarize a previous solar WIMP search carried out by IceCube. We then outline an ongoing updated solar WIMP search, focusing on improvements over the previous search.
2019-09-19 astro-ph.HE hep-ph
Monochromatic Neutrino Signals from Dark Matter Annihilation
太阳中的暗物质湮灭到中微子-反中微子对在中微子探测器如冰立方和KM 3中有显著的特征。我们对中微子从太阳中心传播到地球后的信号进行了独立于模型的研究。太阳中一个大的自旋相关DM捕获截面使得发现前景强劲。
2007-12-11 astro-ph hep-ph
Tracing Tau-Neutrinos from WIMP-Annihilation
弱相互作用大质量粒子（WIMP）在地球和太阳中的积累和湮灭可以通过由此产生的中微子信号来观察。我们表明，对于某些部分的超对称参数空间，目前和未来的中微子望远镜可以预期更高的事件率，由于τ中微子比由于μ子中微子的事件。我们展示了如何$ν_τ\leftrightarrowν_μ$振荡，并在太阳散射，吸收和再生的情况下，修改信号的期望。我们发现，大多数目前提出的中性伴子模型预测相等或增加的μ子通量，如果$ν_τ\leftrightarrowν_μ$振荡包括在内。
2001-05-10 hep-ph
Effective field theory interpretation of searches for dark matter annihilation in the Sun with the IceCube Neutrino Observatory
我们提出了一个独立于模型的解释搜索暗物质湮灭在太阳使用有效场论的方法。我们确定了一组有效的运营商的自旋相关的散射的暗物质与质子在非相对论性的限制，并探讨简单的新的物理模型，这将引起这样的运营商。使用的限制自旋相关的散射截面设置的冰立方合作在他们的搜索太阳中的暗物质湮灭，我们得到的限制有效耦合和相应的质量的中介粒子。我们表明，冰立方搜索的有效场论解释提供了补充的遗物密度观测和搜索在大型强子对撞机的暗物质的限制。最后，我们讨论了天体物理不确定性对我们结果的影响。
2014-11-27 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter in the solar system II: WIMP annihilation rates in the Sun
我们计算了太阳中弱相互作用大质量粒子（WIMP）的湮灭率随其质量和弹性散射截面的变化。湮灭的副产品之一，μ子中微子，可能会被下一代中微子望远镜观测到。先前对湮灭率的估计假设来自银河系暗晕的任何WIMP被太阳核的弹性散射捕获，并在太阳中迅速达到热平衡。我们表明，太阳的光学深度WIMP和行星的引力都有助于降低湮灭率低于这些估计。虽然我们发现，即将到来的km^3级中微子望远镜对~100 GeV WIMP的灵敏度与之前的估计几乎没有变化，但这些实验对~10 TeV WIMP的灵敏度可能比标准计算所建议的要低一个数量级。湮灭率的新估计将指导未来的实验设计，并改善从中微子事件率到WIMP参数空间的映射。
2009-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Asymmetric Dark Matter in the Sun: A Multicomponent Perspective
提出在太阳等天体中存在多个暗物质候选者时，重暗物质通过隐藏扇区湮灭为不对称暗物质的新机制，显著改变了中微子探测器的暗物质湮灭通量与μ子通量，并用标度参数量化了该影响。
2025-04-06 astro-ph.SR hep-ph
Out-going Muon Flux from Neutralino Annihilation in the Sun and the Earth in Supergravity Unification
给出了超引力统一中中性伴子在日地中心湮灭时的μ介子出射通量的预言。分析了输入数据不确定性的影响。结果表明，从太阳和地球的出射μ介子通量测量是互补的，与地球提供了一个更大的流量为低值的微调和太阳提供了一个更大的流量为高值的微调，只有两者的组合可以有利地竞争与直接检测测量。预测与最近的限制从BAIKAL NT-96，MACRO，和BAKSAN。
1999-05-04 astro-ph hep-ex hep-ph
We consider a new technique for neutrino energy and topology reconstruction at DUNE. In particular, we show that when the direction of the incoming neutrino is known, one can use the measured directions of the outgoing leptonic and hadronic particles to reconstruct poorly-measured quantities, such as the hadronic cascade energy. We show that this alternative technique yields an energy resolution which is comparable to current reconstruction methods which sum measured energies. As a proof of concept we apply this new reconstruction method to a search for dark matter annihilation in the Sun. We …
2019-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Bremsstrahlung signatures of dark matter annihilation in the Sun
太阳中马约拉纳暗物质与一对轻费米子的非相对论湮灭是手征性抑制的。由于韧致辐射使手征性抑制松弛，所以湮灭到三体终态$\ell^+f^-V$（其中$V=W,Z,γ$、$\ell$和$f$是轻费米子（可能是相同的））成为主导。我们评估中微子光谱的来源，包括自旋和螺旋度依赖的影响，并评估每个显着的韧致辐射通道在冰立方/深芯的可探测性。我们还展示了如何结合灵敏度的暗物质-核子散射截面在个别渠道，因为通常有几个渠道的模型作出贡献。
2012-10-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Search for muon signal from dark matter annihilations in the Sun with the Baksan Underground Scintillator Telescope for 24.12 years
我们提出了一个新的数据集分析的中微子实验在Baksan地下闪烁望远镜的μ子能量阈值约1 GeV的最长曝光时间对太阳。为了寻找太阳中心暗物质粒子自湮灭的信号，我们使用了一个更新的向上贯穿的μ子样本，寿命为24.12年。在测量的μ介子中，相对于来自大气起源的中微子的预期背景，没有发现可观测到的过量。我们提出了一个改进的数据分析程序，并详细描述它。我们将90\%C. L.对太阳中暗物质湮灭产生的中微子和μ子通量、相应的湮灭率和质子弹性散射的截面给出了新的上限。
2013-09-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Higher order dark matter annihilations in the Sun and implications for IceCube
在太阳中捕获的暗物质粒子会湮灭，产生一种可以在地球上检测到的中微子流。然而，在某些通道中，中微子通量位于MeV范围内，因此在冰立方无法检测到，即当暗物质粒子湮灭为$e^+e^-$，$μ^+μ^-$或轻夸克时。另一方面，同样的相互作用，介导湮灭成轻费米子，也导致，通过高阶效应，产生弱规范玻色子（在夸克的情况下，也胶子），产生高能量中微子通量可能在冰立方观察。本文考虑了与一个规范玻色子和一个圈湮灭成两个规范玻色子相关联的费米子-反费米子对的树能级湮灭，并计算了暗物质粒子与质子耦合时暗物质粒子与电子的散射截面的极限，μ子或轻夸克来自于没有观测到太阳方向的过量中微子事件。我们发现，自旋相关的散射截面的限制，在某些情况下，比直接检测实验的限制。
2014-02-18 astro-ph.HE hep-ph
High-Energy Neutrinos From Millicharged Dark Matter Annihilation in the Sun
本研究利用太阳捕获微带电暗物质并湮灭产生高能中微子的机制，重新分析 IceCube 约束，对暗物质微带电组分的质量、电荷和丰度给出新限制。
2024-07-05 astro-ph.HE hep-ph
Searching for dark matter annihilation in the Sun with the IceCube Upgrade
本文计算了 IceCube Upgrade 对太阳中暗物质湮灭的探测灵敏度，发现其可检验超出直接探测实验范围的参数空间，并识别出两类有前景的暗物质模型作为搜寻目标。
2025-08-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Isospin-Violating Dark Matter and Neutrinos From the Sun
在一类暗物质-核子自旋无关相互作用破坏同位旋对称性的理论中，我们研究了通过太阳中心湮灭的中微子通量间接探测暗物质。我们指出，当氙等重靶的直接探测边界被削弱并与DAMA和CoGeNT实验中的正信号相一致时，如果湮灭是由重夸克或$τ$ -轻子末态主导的，那么中微子望远镜的间接探测会对这种解释施加相对较强的约束并带来张力.因此，符合条件的违反同位旋的暗物质候选者必须优先湮灭为轻物质。
2011-06-20 hep-ph
Enhanced neutrino signals from dark matter annihilation in the Sun via metastable mediators
我们计算了太阳中隐蔽的暗物质湮灭产生的中微子信号。在这类模型中，暗物质首先湮灭为亚稳态介质，随后衰变为标准模型粒子。如果介质的寿命很长，它们将在衰变之前从致密的太阳核心传播出去。高能中微子在太阳中被吸收。在中微子直接在太阳中心产生的标准情况下，吸收与E > 100 GeV有关，导致超过E ~ 1 TeV的中微子光谱受到显著抑制。在与世隔绝的暗物质场景中，中微子信号被大大增强，因为中微子以较低的密度从核心注入。由于太阳密度随半径呈指数下降，亚稳态介质对中微子通量有显着影响，即使衰变长度与太阳半径相比很小。此外，由于中微子探测的截面随能量的增加而增加，中微子光谱高能区的增强将对整个事件发生率产生很大的影响。
2011-07-19 astro-ph.CO hep-ph
High-energy neutrino signals from the Sun in dark matter scenarios with internal bremsstrahlung
我们调查的前景，观察高能中微子信号从暗物质湮灭在太阳的情况下，暗物质是一个马约拉纳费米子耦合到夸克和色标量通过汤川耦合。在这种最小的情况下，太阳中的暗物质捕获和湮灭可以在单个框架中进行研究。我们发现，对于小的和中等的质量分裂之间的暗物质和有色标量，2至3湮灭$q \bar q g$中起着核心作用的捕获暗物质粒子的数量的计算。另一方面，2 - 3次湮灭到$q \bar q Z$中，尽管它的分支分数很小，但在最高能量下，对地球上中微子通量的贡献最大。我们使用IceCube观测太阳的模型参数计算的限制，我们讨论了它们的相互作用与平衡的捕获和湮灭在太阳和热暗物质生产的要求。我们还比较了IceCube的限制，从直接检测，反质子测量和对撞机搜索的限制。
2013-12-18 astro-ph.HE hep-ph
The dark matter self-interaction and its impact on the critical mass for dark matter evaporations inside the sun
我们研究太阳内部暗物质的捕获、湮灭和蒸发。已经证明DM自相互作用可以增加太阳内部的DM数。我们证明，这种增强变得更加显着的小DM质量的制度，给定一个固定的DM自相互作用截面。这导致了DM湮灭产生的中微子通量的增强。另一方面，对于低至几个GeV的DM质量，不仅DM核散射可以导致DM蒸发，DM自相互作用也提供了不可忽略的贡献。因此，DM蒸发的临界质量（在没有DM自相互作用的情况下通常为3 ~ 4GeV）可以略微增加。我们以湮没通道$χχ\rightarrowν\barν,\:τ^{-}τ^{+}$为例，讨论了在IceCube- PINGU中探测DM自相互作用的前景。对径迹和级联事件，估计了PINDU对DM自相互作用截面$σ_{χχ}$的敏感性。
2014-12-21 hep-ph
On the Role of Neutrinos Telescopes in the Search for Dark Matter Annihilations in the Sun
对来自太阳的GeV中微子的观测将是暗物质的明确信号。然而，目前的中微子探测器到目前为止未能探测到这样的信号，直接和间接暗物质搜索的界限可能会大大限制在未来的实验中观察到它的可能性，如Hyper-Kamiokande或IceCube-Gen 2。在这项工作中，我们评估目前的数据和预期的实验灵敏度，在太阳中的暗物质湮灭的中微子信号的检测前景。为了尽可能地具有一般性，在我们的分析中，没有假设太阳中的捕获率和湮灭率之间的平衡;相反，暗物质散射和湮灭截面被视为自由和独立的参数。我们考虑通过自旋相关和自旋无关的相互作用捕获，并湮灭成三个代表性的最终状态：$b\bar b$，$W^+W^-$，和$τ^+τ^-$。我们发现，当太阳中的捕获是由自旋独立的相互作用，目前的直接检测界限已经排除了中微子信号的观测在未来的实验。对于通过自旋相关相互作用捕获，在未来的中微子探测器和计划中的直接和间接暗物质探测实验（如PICO-500和CTA）之间，在大多数参数空间上观察到很强的互补性。在这种情况下，我们还确定了参数空间的一些区域，这些区域只能通过未来的中微子实验通过来自太阳的中微子通量进行探测。
2017-10-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
High energy neutrinos from neutralino annihilations in the Sun
太阳中的中性伴子湮灭为弱玻色子和顶夸克对，导致高能中微子，这些中微子可以被冰立方和KM 3实验在寻找中性伴子暗物质时探测到。我们计算了真实和虚拟的WW，ZZ，Zh，和$t \bar t$的产生和衰变的中微子信号，占自旋依赖的矩阵元素，这可能会有重要的影响中微子能谱。我们考虑到中微子传播，包括中微子振荡，物质共振，吸收，和nu_tau再生效应在太阳和评估中微子通量在地球上。我们专注于引人注目的焦点（FP）区域的超引力模型，再现了观察到的暗物质遗迹密度。在FP区，最轻的中性伴子有一个大的双-希格斯诺混合物，这导致了高中微子通量，太阳中自旋相关的中性伴子捕获率比自旋无关的捕获率提高了10^3。对于中性伴子捕获的标准估计，对于M_Z以上直到400 GeV的中性伴子质量，IceCube中的μ子信号率在大气中微子背景上是可识别的。
2007-11-02 astro-ph hep-ph
Neutrinos from WIMP annihilations
本文对太阳和地球内部WIMP湮灭产生的中微子流作了改进的分析。我们把中微子相互作用和振荡效应在一个一致的框架。我们的数值模拟是在基于事件的设置，这是有用的理论研究和创建中微子望远镜Monte Carlos。我们发现，μ子型中微子流的增强或抑制取决于占主导地位的WIMP湮灭通道。
2007-10-08 hep-ph
Capture of Inelastic Dark Matter in the Sun
我们认为捕获的暗物质在太阳的非弹性散射对核的非弹性暗物质的情况。我们证明，假设WIMP-核子截面为σ_n = 10^{-40} \cm^2，所得到的俘获率和密度足够高，以致于来自太阳的μ子中微子通量的电流边界排除了WIMP到W^+W^-，Z^0 Z^0，τ^+τ^-，t \bar{t}和中微子的任何可观的湮灭分支比。对于b \bar{b}和c \bar{c}的零化，也有稍弱的边界。湮灭成较轻的粒子，可能产生中微子，如μ^+μ^-，π介子和K介子是不受约束的，因为它们在衰变前会在太阳中停止。有趣的是，这与最近一些由PAMELA结果激发的提议是一致的，这些提议认为WIMP湮灭为轻玻色子，随后主要衰变为轻轻子和π介子。
2009-09-02 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino Fluxes from NUHM LSP Annihilations in the Sun
我们扩展了我们以前的研究，预计从中性中微子LSP湮灭太阳内部的中微子通量，包括变种的最小超对称扩展的标准模型（MSSM）与夸克，slepton和gaugino质量约束是普遍的大统一体尺度，但允许一个或两个非普遍的超对称性破坏参数贡献的希格斯质量（NUHM 1，2）。在具有普适希格斯质量的约束MSSM（CMSSM）中，NUHM参数空间中有很大的区域太阳内部的LSP密度不平衡，因此湮灭率可能远低于捕获率，也有很大的区域捕获率不受自旋相关LSP-质子散射的支配。NUHM中可能的光谱在性质上与CMSSM中的光谱相似。我们计算中微子引起的μ介子通量高于10 GeV的阈值能量，适合冰立方/深核探测器，NUHM产生正确的宇宙学遗迹密度的NUHM参数的代表性选择的点。我们发现，IceCube/DeepCore探测器可以探测NUHM参数空间的区域，除了类似的焦点带和从CMSSM熟悉的共湮灭带的尖端。这些区域包括增强的希格斯诺-高更诺混合的LSP组成，发生在中性伴子质量本征态交叉。另一方面，快速湮灭漏斗区一般产生的中微子通量小得无法观测。
2011-04-27 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Fluxes from CMSSM LSP Annihilations in the Sun
我们评估的中微子通量预计从太阳内部的中性中微子LSP湮灭，在最小的超对称扩展的标准模型与超对称破缺标量和gaugino质量约束是普遍的在大统一尺度（CMSSM）。我们发现在典型的CMSSM $(m_{1/2}, m_0)$平面上有很大的区域，太阳内部的LSP密度不平衡，因此湮灭率可能远低于俘获率。我们发现中微子通量在20%的水平上依赖于太阳模型，并采用Serenelli等人的AGSS 09模型进行详细的研究。我们发现，在CMSSM $(m_{1/2}, m_0)$平面的大区域中，捕获率不受自旋相关的LSP-质子散射的支配，例如，沿CMSSM共湮灭带的大$m_{1/2}$。我们计算了沿共湮灭/快速湮灭和聚焦点带的点的各种阈值能量以上的中微子通量，其中CMSSM产生了正确的宇宙学遗迹密度tan（β）= 10和55 $μ$ > 0，探索它们对自旋相关和独立散射矩阵元的不确定性的敏感性。我们还提出了详细的中微子光谱的四个基准模型，说明通用的CMSSM内的可能性。扫描CMSSM参数空间中有利于宇宙学的部分，我们发现IceCube/DeepCore探测器最多只能探测这个参数空间的一部分，特别是焦点区域，也可能在共湮灭带的低质量尖端。
2010-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter annihilation and non-thermal Sunyaev-Zel'dovich effect: II. dwarf spheroidal galaxy
计算了矮球状星系中由暗物质湮灭（Sunyaev-Zel'dovich效应）产生的高能电子和正电子引起的CMB温度畸变。在计算中，我们包括了两个以前被忽略的重要影响.首先，我们表明，能量小于GeV的电子-正电子对，这是在以前的计算中被忽略，可以贡献一个显着的分数的总信号。其次，我们还考虑了扩散损失的全部影响，它可以显着降低尖锥晕中心的电子-正电子对的密度。对于中性伴子，我们证实，检测这种SZ效应是超出了目前的能力，甚至下一代的实验。在光暗物质（LDM）的情况下，信号要大得多，但即使在这种情况下，它也只能用下一代实验（如ALMA）勉强检测到。我们的结论是，类似的情况下，星系团，在矮星系的$SZ_2DM}$效应是不是一个强大的探测DM湮灭。
2010-10-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Antimatter Bounds by Anti-Asteroids annihilations on Planets and Sun
银河系中反物质星的存在可能是具有非均匀重子合成的暴胀模型的标志，反物质宇宙射线以及它们在我们的星系晕中的次级扩散体（反行星和反陨石）可能会留下痕迹。反陨石流可能会在月球土壤以及地球、木星和太阳大气层上碰撞，留下爆炸性的伽马信号。然而，在星系中的传播和随之而来的星系物质气体的蒸发抑制了最轻的（m < 10^（-2）g）反陨石。在狭窄的质量窗口内，较大的反陨石的各向异性湮灭，可能很少偏转，被银河系气体盘反弹，逃避我们太阳系的检测。然而，最重的反陨石（m > 10^（-1）g，高达10^（6）g）无法被稀薄的银河系气体表面湮灭偏转;它们可能会撞击太阳（或很少撞击木星），导致爆炸性伽马事件，并在色球层和光球层上留下一条壮观的轨道，伴随着反弹，甚至是推进性湮灭。它们在π介子中的反核湮灭和最后的硬γ簇射可能被观测为“太阳耀斑“，其速率几乎与观测到的相当。由于它们的缺失，我们可以推断出反物质-物质比接近或低于10^（-9）的界限：BATSE星表中已经记录的数据可能适用。
2002-07-19 astro-ph hep-ph nucl-th
Dark Matter Annihilation inside Large Volume Neutrino Detectors
本文提出利用大型中微子望远镜内部GeV质量暗物质湮灭为可见物质的信号来约束或发现强相互作用暗物质，并通过Super-Kamiokande数据对隐匿暗物质模型给出与直接探测互补的新界限。
2023-07-07 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter annihilation and non-thermal Sunyaev-Zel'dovich effect: I. galaxy cluster
本文计算了星系团中暗物质湮灭产生的$e^+e^-$引起的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应。研究了DM粒子的两个候选者：（1）弱相互作用大质量粒子（WIMP）和（2）轻暗物质（LDM）。对于每一种情况下，我们也考虑了几个DM的个人资料，有和没有中央尖。我们通常发现比以前报道的更小的信号。此外，我们还考虑了电子和正电子在星系团中的扩散，发现这种扩散对具有大空间梯度的DM轮廓的中心电子/正电子分布有重要影响。我们发现，从WIMP的SZ效应几乎总是不可观察的，即使是高度尖形DM配置文件，并使用下一代SZ干涉仪，如ALMA。虽然LDM的信号比WIMP的信号大得多，但由于扩散的平滑效应，最终的SZ效应仍然很小。只有在中心尖点较大、扩散效应极小的情况下，才有可能探测到LDM诱导的SZ效应。
2009-10-01 astro-ph.CO hep-ph
The effect of the curvature-scalar mixing on the annihilation cross sections of dark matter scalar and unparticle dark matter
考虑Randall Sundrum背景下的暗物质标量，研究了曲率标量混合作用下的湮灭截面，在这种情况下，除了辐射子外，标准模型Higgs标量也驱动湮灭，导致湮灭截面显著增强.此外，我们采取非粒子，有一个非零的质量来自标准模型的希格斯粒子相互作用在低能级，作为一个暗物质的候选人，并分析了湮灭截面，包括曲率标量混合的影响。我们看到，对于这两种选择，混合过程在获得当前范围内的暗物质湮灭截面中起着至关重要的作用。
2010-03-16 hep-ph
We explore the possibility of distinguishing neutrino mass hierarchies through the neutrino signal from dark matter annihilation at neutrino telescopes. We consider a simple extension of the standard model where the neutrino masses and mixing angles are obtained via the type-II seesaw mechanism as an explicit example. We show that future extensions of IceCube neutrino telescope may detect the neutrino signal from DM annihilation at the Galactic Center and inside the Sun, and differentiate between the normal and inverted mass hierarchies, in this model.
2015-11-03 hep-ph
Kaluza-Klein Dark Matter And Neutrinos From Annihilation In The Sun
在具有一个普适额外维度（UED）的模型中，超荷规范玻色子的第一个卡鲁扎-克莱因激发B^（1）和同位旋规范玻色子的中性分量W ^3（1）都是暗物质的候选者。在这两种情况下，这些粒子都被预测会在太阳的核心聚集，在那里它们会湮灭，产生一个潜在的可观测到的高能中微子流。在这篇文章中，我们计算了在这个模型中产生的中微子的通量，并确定了可以从当前的IceCube数据放置在UED参数空间的约束。对于B^（1）暗物质的情况，我们发现IceCube目前的极限比CDMS和XENON 10等直接暗物质探测实验的极限更强。对于W^3（1）暗物质，目前冰立方的数据提供了一个比直接探测实验稍弱的约束。此外，我们还介绍了IceCube/DeepCore在不久的将来可以探测的UED参数空间的投影区域，并将其与未来直接探测实验的前景进行比较。
2009-08-06 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the singlet scalar dark matter from direct detections and neutrino signals via its annihilation in the Sun
我们从直接探测和太阳暗物质湮灭产生的高能中微子信号中探索了单重标量暗物质。讨论了两种单重标量DM模型，一种是作为具有离散Z_2对称性的标准模型的简单推广的实单重标量DM模型（SSDM-SM），另一种是作为具有$P$和CP对称性的左右对称双Higgs双重模型的简单推广的复单重标量DM模型（SSDM-2 HBDM）.为了导出太阳俘获率，我们考虑了强子矩阵元的不确定性，计算了自旋无关的DM-核子弹性散射截面。我们发现，在3.7GeV <mD <4.2GeV的区域内，中微子引起的上行μ介子通量略超过SSDM SM的Super-Kamiokande极限。然而，该超出的区域可以通过当前DM直接检测实验排除。对于SSDM-2 HBDM，人们可以调整汤川耦合，以避免直接检测限和提高预测的μ子通量。在SSDM-SM和SSDM-2 HBDM允许的参数空间内，Super-Kamiokande产生的μ子通量和IceCube产生的μ子事件率分别小于实验上限和大气本底。
2012-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos from WIMP Annihilations Obtained Using a Full Three-Flavor Monte Carlo Approach
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是宇宙中暗物质的主要候选者之一。如果这些粒子构成了暗物质，那么它们可以被太阳或地球捕获，沉入各自的核心，湮灭并产生中微子。因此，在朝向太阳和/或地球的中微子望远镜中，这些中微子可能是一个引人注目的暗物质特征。本文从几个方面改进了以往关于计算WIMP湮灭中微子产额的分析。我们包括中微子振荡在一个完整的三味框架，以及所有的影响，从中微子相互作用的方式通过太阳（吸收，能量损失，再生从τ衰变）。此外，我们还研究了混合角$θ_{13}$的非零值以及正常和倒置中微子质量等级的影响。我们的研究是在一个基于事件的设置，这使得这些结果非常有用的理论分析和建设中微子望远镜蒙特卡罗代码。我们所有的中微子产额的结果，以及我们的蒙特卡罗代码，是公开的。我们发现，μ子型中微子的产额从在太阳的WIMP湮灭增强或抑制，取决于占主导地位的WIMP湮灭通道。这种效应是由于中微子振荡引起的有效的味道混合。对于地球内部的WIMP湮灭，从源到探测器的距离太小，不允许中微子望远镜相关的中微子能量的任何显着振荡。
2008-03-12 astro-ph hep-ph
Neutrinos from WIMP annihilation in the Sun : Implications of a self-consistent model of the Milky Way's dark matter halo
WIMP与质子的自旋无关（SI）和自旋相关（SD）弹性散射截面的上限，由太阳中WIMP湮灭的中微子通量的超神冈（S-K）上限所施加，以及它们与WIMP参数空间的“DAMA兼容”区域的兼容性，在该区域内，DAMA/LIBRA实验与其他直接探测实验的零结果是兼容的，在银河系有限尺寸暗物质（DM）晕的自洽模型的框架内进行了研究，该模型的参数由银河系旋转曲线数据拟合确定。我们发现，作为WIMP质量的函数的WIMP-质子弹性截面上的S-K隐含上限对各种WIMP湮灭通道的分支分数施加严格的限制。对于SI相互作用，如果WIMP主要湮灭为$\bbarb$ \和/或$\cbarc$，则S-K上限与WIMP参数空间的DAMA兼容区域一致，如果WIMP湮灭为$\tautau$和$ν\anu$分别发生在大于约10%和0.1%的水平，则DAMA兼容区域的部分可以被排除。对于SD相互作用，对可能的湮灭通道的限制要严格得多，如果考虑中的相对低质量（$\sim$ 2 - 20 GeV）WIMP主要湮灭为$\bbarb$、\ $\cbarc$、\$\tautau$和$ν\anu$终态的任何混合，则基本上排除了WIMP参数空间的DAMA兼容区域。
2012-05-21 astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter Searches for Monoenergetic Neutrinos Arising from Stopped Meson Decay in the Sun
暗物质在被太阳核散射后可以被太阳引力捕获。在太阳中心捕获和积累的暗物质的湮灭可能会导致暗物质最可检测和识别的信号之一。对湮灭产物衰变中产生的高能中微子的研究对暗物质与原子核的自旋相关散射截面产生了极强的竞争性约束。近年来，由暗物质湮灭产生的低能中微子信号被认为是一种竞争和互补的搜索策略。这些高多重性的强子簇射产生了大量的π介子，它们将在太阳中停留并衰变，从而产生独特的亚GeV中微子信号。在这里，我们改进了以前的工作，考虑单能中微子信号所产生的π介子和K介子衰变。我们考虑在液体闪烁，液氩，水切伦科夫探测器搜索，并找到非常有竞争力的灵敏度为几个GeV的暗物质质量。
2015-11-25 astro-ph.HE hep-ph
If indirect detection searches are to be used to discriminate between dark matter particle models, it is crucial to understand the expected energy spectra of secondary particles such as neutrinos, charged antiparticles and gamma-rays emerging from dark matter annihilations in the local Universe. In this work we study the effect that both the choice of event generator and the polarisation of the final state particles can have on these predictions. For a variety of annihilation channels and dark matter masses, we compare yields obtained with Pythia8 and Herwig7 of all of the aforementioned secon…
2020-01-13 astro-ph.HE hep-ph
On the Sunyaev-Zel'dovich effect from dark matter annihilation or decay in galaxy clusters
我们重新审视了探测由暗物质湮灭或衰变引起的Sunyaev Zel'dovich效应的前景。我们表明，与DM属性的标准（甚至极端）的假设，与相对论电子注入DM湮没或衰变的光学深度是远远小于与热电子，当平均超过当前和未来的实验的角分辨率。例如，我们发现：$τ_{\rm DM} \sim 10^{-9}-10^{-5}$（取决于假设）的$\mchi = 1$ GeV和密度分布$ρ\propto r^{-1}$的模板集群位于50 Mpc和$10"$的角分辨率内观察，相比$τ_{\rm th}\sim 10^{-3}-10^{-2}$。这一点，再加上一个完整的光谱分析，使我们能够证明，对于一个模板集群与通用属性，SZ效应由于DM湮灭或衰变是远远低于普朗克卫星的灵敏度。这与先前关于更重的湮灭DM粒子的说法不同。如果DM是由较轻的粒子，从511 keV的湮灭截面或衰变率的观测电流的限制仍然阻止可检测的SZ效应。最后，我们表明，空间扩散设置了几个千分之一秒钟的电子分布的核心，即使是非常尖的DM公司，这样，提高仪器的角分辨率，例如，ALMA，并不一定提高检测电位。我们提供了有用的分析公式参数化的DM质量，衰变率或湮没截面和DM晕功能，允许快速估计的SZ效应引起的任何给定的候选人和任何DM晕配置文件。
2010-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos From Particle Decay in the Sun and Earth
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）可以通过观测在太阳和/或地球中积累的WIMPs湮灭产生的高能中微子诱导的向上μ介子来间接检测。高能μ介子中微子来自于$τ$轻子、$c$、$b$和$t$夸克、规范玻色子和由WIMP湮灭产生的希格斯玻色子的衰变。我们提供的解析表达式，适合于计算向上的μ子的通量，中微子的能量谱从所有这些粒子在太阳和地球的中心衰变。这些解析表达式应该满足蒙特卡罗计算向上μ子通量的需要。我们研究了规范玻色子的极化对中微子谱的影响，发现它们是很小的。我们还提出了简单的表达式的中微子分布的二阶矩，可用于估计的中微子诱导的μ子从WIMP湮灭的观察率。
1994-07-22 astro-ph hep-ph
Neutrino Signals from Solar Neutralino Annihilations in Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking Model
最轻的中性伴子，作为暗物质的候选者，可以被太阳引力捕获。本文在反常介导超对称破缺（AMSB）模型下研究了太阳核中性伴子湮灭产生的高能中微子信号。基于逐事件蒙特卡罗模拟程序WimpSim，在大型中微子望远镜IceCube上研究了末态μ子的详细能量谱和角谱。更精确地模拟了中微子在太阳核中湮灭产生的过程，中微子从太阳到地球的传播过程，以及中微子到μ子的转换过程。我们的结果表明，在AMSB模型中，有可能在冰立方观测到高能μ子，只要最轻的中性粒子具有相对较大的higgsino分量，作为经验法则$ N_{13}^2 + N_{14}^2 > 4%$或等效的$ σ_{SD} > 10^{- 5} pb$。特别是对我们有利的参数，信号年事件可达102个，统计显著性可达20以上。我们指出μ子的能谱可以用来区分AMSB模型和其他超对称性破缺的情形。
2008-06-17 astro-ph hep-ph
On the Evolution of the Neutrino State inside the Sun
我们重新审视太阳内部中微子演化的传统物理描述。指出传统的共振条件仅在中微子混合角θ <<1的小范围内才有物理意义。对于大的θ值，共振条件既不指定在非绝热情况下绝热性的最大违反点，也不指定在绝热情况下以最大速率发生风味转换的点。相应的正确的条件，有效的所有值的θ，包括θ> π/4，提出。还描述了对所有θ值有效的绝热性条件。本文给出了太阳水平跳跃概率的精确数值计算结果。这些计算涵盖了从真空振荡区到标准指数近似较好的区域的Δ m^2的大范围。一个方便的经验参数化这些结果的初等函数。在所谓的“准真空振荡制度”的物质效应进行了讨论。最后，它示出了如何已知的分析结果的指数，1/x，和线性物质分布可以简单地从公式的双曲正切轮廓。本文给出了N_e~（coth（x/l）+-1）分布的跳跃概率的一个显式表达式。
2001-01-26 hep-ph
Weak annihilation cusp inside the dark matter spike about a black hole
我们重新研究了大质量黑洞周围球形密度尖峰中湮灭对无碰撞暗物质分布的影响。我们首先构建了一个非常简单的，教学，分析模型的各向同性相空间分布函数，占湮灭和再现的“弱尖”发现由瓦西里耶夫DM深内的尖峰，远离其边界。对于$s$波湮灭，尖点中的DM密度随$r^{-1/2}$变化，其中$r$是到中心黑洞的距离，并且不是平坦的“平台”轮廓。然后，我们扩展这个模型，将一个损失锥，占捕获DM粒子的孔。损失锥是通过一个边界条件来实现的，该边界条件去除了捕获轨道，从而得到各向异性分布函数。最后，我们通过积分玻尔兹曼方程来演化初始尖峰分布函数，以显示弱尖点如何随时间增长及其密度如何随时间减小。我们采用银河核的参数特征和典型的DM的WIMP模型，处理了$s$波和$p$波DM湮灭两种情况。$p$波湮灭的尖点密度分布较弱，像$\sim r^{-0.34}$一样变化，但仍然不是平坦的平台。
2016-06-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
High Energy Neutrinos From Superheavy Dark Matter Annihilation
膨胀过程中产生的超重（$M>10^{10}$ GeV）粒子可能是暗物质，与它们的相互作用强度无关。强烈相互作用的超重粒子将被太阳捕获，它们在太阳中心的湮灭将产生高能中微子流，中微子望远镜应该可以探测到。根据粒子质量的不同，一个100公里探测器的事件发生率从每小时几个到每年几个不等。该过程的特征是τ中微子占优势，事件的能量谱相对平坦，范围从50 GeV到许多TeV，检测到的τ中微子的平均能量约为3 TeV。
2000-09-03 astro-ph hep-ph
Neutrino signals from electroweak bremsstrahlung in solar WIMP annihilation
$W$和$Z$规范玻色子或光子的韧致辐射可能是一个重要的暗物质湮灭通道。在许多流行的模型中，一对轻费米子的湮灭是螺旋抑制，这些韧致辐射过程可以解除抑制，从而成为主要的湮灭通道。由此产生的暗物质湮灭产物中含有大量的高能中微子成分。我们考虑太阳WIMP湮灭的情况下，电弱韧致辐射占主导地位，并计算由此产生的中微子光谱。通量包括在$χχ\rightarrow \barννZ$和$χχ\rightarrow \barν\ell W$等过程中产生的初级中微子，以及通过规范玻色子和带电轻子衰变产生的次级中微子。在讨论了中微子在太阳中的传播和味道演化之后，我们考虑了在地球上进行中微子探测的前景。通过与$W^+W^-$湮灭信号的比较，我们表明韧致辐射湮灭通道的探测前景是有利的。
2012-10-19 hep-ph
Probing Dark Matter Self-Interaction in the Sun with IceCube-PINGU
我们研究太阳内部暗物质的捕获、湮灭和蒸发。已经证明DM自相互作用可以增加太阳内部的DM数。我们证明，这种增强变得更加显着的小DM质量的制度，给定一个固定的DM自相互作用截面。这导致了DM湮灭产生的中微子通量的增强。另一方面，对于低至几个GeV的DM质量，不仅DM-核散射可以引起DM蒸发，DM自相互作用也提供了不可忽略的贡献。因此，DM蒸发的临界质量（通常为3 $\sim$ 4 GeV，没有DM自相互作用）可以稍微增加。以湮没通道$χχ\rightarrow τ^{+}τ^{-}, ν\barν$为例，讨论了在IceCube-PINDU中探测DM自相互作用的前景。对径迹事件和级联事件，估计了PINDU对DM自相互作用截面$σ_{χχ}$的敏感性。
2014-11-20 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos from cosmic ray interactions in the Sun
撞击太阳大气层的宇宙射线会产生中微子，这些中微子在太阳中相互作用并振荡，并在前往地球的途中振荡。这些中微子有可能被中微子望远镜探测到，并将成为从太阳中的暗物质湮灭中寻找中微子的背景。我们计算了太阳中这些宇宙射线相互作用产生的中微子通量，并研究了地球上探测器附近产生μ子的相互作用。我们比较这两个经常地球大气中微子和太阳中的暗物质湮灭的信号的背景。我们的计算是基于事件的蒙特卡罗方法，应该是适合作为实验合作的模拟工具。我们的程序包与本文一起公开发布。
2017-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Searching for Dark Matter Annihilation into Neutrinos with Super-Kamiokande
这项工作提出了间接搜索暗物质（DM）作为WIMP（弱相互作用大质量粒子）使用超级神冈探测器从1996年到2014年记录的中微子数据。讨论了从太阳和银河系中寻找WIMP诱导中微子的结果。与预期的大气中微子背景相比，我们从太阳/银河系方向寻找过量的中微子。事件样本包括电子和μ子中微子，涵盖了广泛的中微子能量（GeV至TeV），灵敏度下降到几十个GeV的WIMP质量。分析中考虑了各种WIMP湮没模式。
2015-10-27 hep-ex hep-ph
The Sun Can Strongly Constrain Spin-Dependent Dark Matter Nucleon Scattering Below the Evaporation Limit
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics（奥斯卡·克莱因宇宙粒子物理中心）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学）
本文研究了太阳对低质量自旋依赖暗物质核散射的限制作用，发现其观测可显著超越地球限制，尤其在0.2 GeV以下提供领先约束。
2026-03-04 astro-ph.HE hep-ph
Muon Fluxes From Dark Matter Annihilation
本文计算了太阳核、地核暗物质湮灭和晕中暗物质湮灭产生的宇宙弥散中微子的μ子通量。我们考虑了与模型无关的直接中微子产生和由暗物质湮灭产生的τ衰变产生的次级中微子。我们说明了如何从暗物质湮灭μ子能量分布有一个非常不同的形状比μ子流量从大气中微子。我们认为向上μ介子通量，当μ介子在下面的岩石中创建的检测器，和所包含的流量时，μ介子创建（冰）检测器。我们将我们的结果与以前在文献中获得的结果进行了对比，说明了正确处理μ子传播和能量损失的重要性。我们评论中微子的味道依赖和他们的检测。
2009-08-18 hep-ph
Long-range self-interacting dark matter in the Sun
我们研究了长程自相互作用对太阳中自相互作用暗物质（SIDM）的自俘获和湮灭的影响。我们的讨论是基于一个特定的SIDM模型，其中DM粒子通过光标量介体，或汤川势，在量子力学的背景下，自相互作用。在这个框架内，我们计算了整个参数空间的广泛区域的自捕获率。虽然自俘获率可以分别在Born区用微扰方法得到，经典极限用卢瑟福公式得到，但我们的计算以非微扰的方式覆盖了两者之间的差距。此外，我们还讨论了太阳SIDM中的Sommerdos增强的s波和p波湮灭现象。此外，通过结合分析的Super-Kamiokande（SK）的数据和观察到的DM遗迹密度，我们约束的DM粒子的核捕获率在暗汤川势的存在。当力载体比DM粒子轻得多时，长程暗力对探测太阳SIDM的影响是显著的，并给出了定量分析。
2015-12-11 hep-ph
