Status of Dark Matter Searches (Rapporteur Talk)
本文回顾了截至2017年夏季在韩国釜山举行的第35届国际宇宙射线大会(ICRC 2017)上讨论的暗物质领域的现状。这是一个特别报告员在会议上关于暗物质研究现状的谈话的记录。
2017-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Introduction to the special issue of Modern Physics Letters A "Indirect dark matter searches"
宇宙学上的暗物质的性质在物理学中找到了超越基本粒子标准模型的解释。暗物质候选者的景观包含了各种各样的物种,要么难以捉摸,要么在直接的实验搜索中难以检测到。即使在这种情况下,当这样的搜索是可能的,他们的结果的解释意味着额外的信息来源,这提供了暗物质的间接影响。一些非平凡的探测性质的暗物质在目前的问题。
2014-11-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Good NEWS for GeV Dark Matter Searches
建议的NEWS装置,一个球形探测器与一个小的中央电极传感器作为一个正比计数器,承诺探索新的直接探测参数空间在GeV和子GeV的暗物质粒子质量范围内采用非常轻的核目标,如H和他,并利用一个非常低的(亚千电子伏)的能量阈值。在这里,我们讨论和研究两类将通过NEWS进行测试的暗物质模型示例:GeV级毫荷电暗物质,以及具有轻(MeV-GeV)标量或矢量介体的GeV-Dirac费米子暗物质模型,并指出实验可以探测的参数空间的物理区域。
2016-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A review of indirect searches for particle dark matter
通过对光子、带电宇宙射线和中微子的观测,间接探测到了暗物质湮灭和衰变,这为确定宇宙中这个难以捉摸的组成部分的粒子性质提供了一种有希望的方法。在过去的十年里,观测数据集取得了实质性的进展,数值模拟也带来了新的见解,这些都首次对暗物质粒子模型进行了强有力的约束,并揭示了一些有趣的可能信号。本文介绍了间接检测方法,并概述了该领域的最新成果。
2016-03-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Quest for Supersymmetry: Early LHC Results versus Direct and Indirect Neutralino Dark Matter Searches
我们比较了大型强子对撞机(LHC)的超对称性搜索的第一个结果,对中性伴子暗物质敏感的实验的当前和近期性能。我们限制我们的研究,以特定切片的参数空间的约束最小超对称扩展到标准模型CMS和ATLAS排除限制已提交到目前为止。我们表明,在参数空间上,最轻的中性伴子拥有热遗迹丰度匹配的宇宙学观测推断的值。然后,我们计算率,并估计的性能,实验敏感的直接和间接的信号从中性伴子暗物质。我们认为,这是一个独特的时间点,在那里寻求超对称性-至少在其实际和简单的化身之一-正在经历一个密切的审查,从大型强子对撞机和暗物质搜索,这是协同和互补的。如果发现的时间最终解开,对撞机计划和直接和间接的暗物质搜索的当前性能正处于一个结合点,为突破标准模型的物理性质提供了独特的机会。
2011-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Searches with HAWC
高海拔水切伦科夫(HAWC)伽马射线天文台是一个宽视场天文台,对0.5 TeV - 100 TeV伽马射线和宇宙射线敏感,位于墨西哥普埃布拉州,海拔4100米。HAWC天文台利用暗物质湮灭和衰变产生的GeV-TeV光子对暗物质进行了间接搜索,考虑了各种来源,包括矮球状星系、M31星系和室女星系团,以及使用dSphs的综合限制。HAWC没有发现这些来源有统计学意义的过剩。我们在暗物质质量超过1 TeV时寻找暗物质湮灭和衰变。我们将介绍湮没截面和衰变寿命极限。
2017-08-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Casting Light on Dark Matter
评述了在大型强子对撞机上探测候选超对称暗物质粒子的前景,并与直接和间接寻找天体物理学暗物质的前景进行了比较。讨论是基于频率论分析的最小超对称扩展的通用软超对称破缺的标准模型(CMSSM)的首选区域。在不久的将来,大型强子对撞机的搜索可能有很好的机会观察到超对称性--因此,直接搜索天体物理学上的暗物质粒子也可能如此,而间接搜索可能需要更高的灵敏度,至少在CMSSM内是这样。
2011-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
Snowmass2021 Cosmic Frontier: Synergies between dark matter searches and multiwavelength/multimessenger astrophysics
本白皮书重点介绍在暗物质搜索中遇到的天体物理系统学。通常在间接和直接的暗物质搜寻中,天体物理系统学是对暗物质敏感性的主要限制因素。正如暗物质搜索有多种形式一样,背景也有多种形式。我们试图涵盖在暗物质搜索中产生的主要系统学,使用光子-无线电和伽马射线-宇宙射线,中微子和引力波。例子包括宇宙信使的天体物理来源及其相互作用,可以模仿暗物质的签名。反过来,这又取决于在理解宇宙环境-气体分布、磁场配置-以及相关的核天体物理学方面的相应研究。我们也涵盖了天体物理学的管理天体和星系用于探测暗物质,从黑洞到矮星系。最后,我们涵盖了天体物理学的背景探测的暗物质的分布和运动学,影响了广泛的暗物质的研究。在未来,多信使天文学的兴起,以及将其用于暗物质的新分析方法,将提供各种战略方法来继续增强我们对天体物理背景的理解,以提高对暗物质的敏感性。
2022-03-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Deep searches for decameter wavelength pulsed emission from radio-quiet gamma-ray pulsars
我们报告的结果(a)广泛的后续观测的伽玛射线脉冲星J1732-3131,最近已发现在decliter波长,和(b)深入搜索对应的其他9个无线电安静的伽玛射线脉冲星在34兆赫,使用Gauribidanur射电望远镜。在检测阈值$8σ$以上,即使有效积分时间超过40小时,也无法检测到来自J1732-3131的周期性信号。然而,通过结合几个时代的数据,在15.44 pc/cc的分散措施,得到的平均配置文件被认为是一致的,从早期检测到的脉冲星在99.2%的置信水平。我们提出这两个配置文件之间的一致性作为证据,J1732-3131是一个微弱的无线电脉冲星,在34 MHz的平均流量密度为200- 400 mJy。尽管在如此低的频率下有非常明亮的天空背景,但我们深度搜索的检测灵敏度通常与对这些脉冲星的高频搜索相当,当使用有关潜在脉冲星光谱的合理假设进行缩放时。我们提供了我们深入搜索的细节,并对几个无线电安静的伽马射线天体的十亿波长通量密度提出了严格的上限。
2014-09-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Status of Indirect (and Direct) Dark Matter searches
本文总结了暗物质的间接和直接搜索的现状,特别关注和批判性地看待前者。本文是特别报告员在荷兰海牙举行的第34届国际宇宙射线大会(红十字国际委员会,2015年)上的演讲的总结。
2015-12-21 astro-ph.HE hep-ph
Indirect searches for dark matter bound state formation and level transitions
对暗物质(DM)的间接搜索通常应用于DM湮灭或衰变的产物。然而,如果DM耦合到轻力载流子,它可以通过能量耗散被捕获到束缚态,这可能会产生可检测的信号。我们将间接搜索扩展到DM束缚态的形成和束缚能级之间的跃迁,并限制不稳定暗光子的发射。我们的研究结果显着细化预测的信号通量,可以在实验中观察到。作为一个具体的例子,我们使用费米-LAT矮椭球观测获得的暗光子的质量和能量,我们用来寻找稳定或不稳定的束缚态的形成方面的约束。
2020-08-05 astro-ph.HE hep-ph
Indirect dark matter searches in Gamma- and Cosmic Rays
暗物质候选者,如弱相互作用的大质量粒子,被预测会湮灭或衰变成标准模型粒子,留下伽马射线、中微子、正电子、反质子甚至反核的独特特征。间接的暗物质搜索,特别是那些基于伽马射线观测和宇宙射线测量的搜索可以探测到这样的特征。在这里,我们回顾了这种方法的优势和局限性,并展望了间接暗物质搜索的未来。
2017-05-31 astro-ph.HE
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
Dark Matter Searches with H.E.S.S
宇宙学测量表明,宇宙中存在着大量不可见的引力物质。关于它的起源,一个常见的假设是一个弱相互作用的大质量粒子。这种粒子的湮灭或衰变可以产生伽马射线。H.E.S.S.实验是位于纳米比亚的成像空气切伦科夫望远镜阵列,它可以探测300 GeV和10 TeV之间的极高能量伽马射线。本次演讲将介绍最近两个H.E.S.S.的概述。在甚高能量区域搜寻暗物质,一个以矮星系为目标,另一个以银河系中心的核心暗物质剖面为目标。
2015-12-02 astro-ph.HE hep-ph
The Dark Z' Portal: Direct, Indirect and Collider Searches
我们使用Z '-夸克耦合的一般参数化对暗Z'门户进行了详细的研究,包括轻(8-15)GeV和重(130-1000)GeV的暗物质场景。我们提出了一个全面的研究对撞机的现象,包括射流集群,强子化,和检测器的文物,这使我们能够获得准确的边界从寻找新的共振dijet事件和单射流事件中的LHC 7 TeV,LHC 8 TeV,和Tevatron 1.96 TeV的数据。我们还计算了暗物质的残余丰度、散射截面和对湮灭谱,并与当前的普朗克、费米-LAT和氙100/LUX边界进行了比较.最后,我们强调了互补搜索暗物质的重要性,并概述了排除与仍然可行的参数空间区域的黑暗Z'门户网站。
2013-12-18 astro-ph.HE hep-ph
Implications of LHC searches for Higgs--portal dark matter
在大型强子对撞机上寻找标准模型希格斯玻色子的工作正进入一个关键阶段,因为这种粒子可能的质量范围已经变得非常狭窄,并且在大约125 GeV的质量上开始出现一些信号。我们研究的影响,这些大型强子对撞机希格斯搜索的希格斯门户模型的暗物质,而模型独立的方式。它们对宇宙学遗迹密度和直接探测率的影响进行了研究的背景下,通用的标量,矢量和费米热暗物质粒子。假设一个足够小的不可见的希格斯衰变分支比,我们发现,目前的数据,特别是从氙实验,基本上排除费米子暗物质以及光,即质量低于50 GeV,标量和矢量暗物质粒子。这些粒子在计划升级的氙实验,以及在对撞机搜索可能的观察进行了讨论。
2012-04-10 astro-ph.HE hep-ph
Indirect searches for dark matter with the Fermi LAT instrument
本文综述了费米大天区望远镜在粒子暗物质研究中的几种应用现状。特别是,弱相互作用的大质量粒子,从γ射线和宇宙射线电子/正电子数据的分析,目前的限制,将被说明。
2014-04-09 astro-ph.HE
On the Relevance of Sharp Gamma-Ray Features for Indirect Dark Matter Searches
星系晕中暗物质粒子湮灭产生的伽马射线提供了一种间接探测暗物质的特别有希望的方法。在这里,我们证明了在接近暗物质粒子质量的能量处的明显光谱特征,这是大多数模型的通用预测,可以显着提高伽马射线望远镜对暗物质信号的灵敏度。我们推导出这些功能(包括传统上寻找线信号)的投影限制,并表明它们可以更有效地约束暗物质的性质比模型独立的宽光谱功能预期在较低的能量。
2011-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Results and prospects of dark matter searches with ANTARES
暗物质是中微子望远镜最重要的科学目标之一。这些仪器相对于其他实验方法具有特别的优势。与直接观测相比,中微子望远镜探测WIMP-质子自旋相关截面的灵敏度是无可比拟的。另一方面,中微子望远镜可以在太阳中寻找暗物质,因此潜在的信号将是暗物质的强烈指示,与其他间接搜索如伽马射线或宇宙射线的情况相反,更传统的天体物理学解释很难排除。在这里,我们提出了一个binned搜索的结果中性粒子湮灭在太阳使用的数据收集的ANTARES中微子望远镜在2007 - 2008年。这些结果包括对中微子和μ子通量的限制以及对WIMP-质子散射的自旋相关和自旋无关截面的限制。
2014-04-01 astro-ph.HE hep-ph
The IceCube Neutrino Observatory IV: Searches for Dark Matter and Exotic Particles
奇异粒子搜索:WIMP湮灭在太阳,在银河系中心,在附近的矮星系;磁单极子;提交的论文,第32届国际宇宙射线会议,北京2011年。
2011-11-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
The leptophilic dark matter with $Z'$ interaction: from indirect searches to future $e^+ e^-$ collider searches
我们研究的情况下,暗物质只与带电轻子在标准模型中通过中性矢量介体$Z'$。这样一个具有430 GeV暗物质的方案可以用合理的增强因子来拟合AMS-02合作项目最近观测到的正电子通量。我们研究了在未来的正负电子对撞机(如国际直线对撞机(ILC)和紧凑型直线对撞机(CLIC))上通过轻子末态和不可见衰变模式寻找这种亲轻子$Z'$的可能性。我们发现,对于$Z'$质量从1.0 TeV到1.5 TeV的基准模型,在CLIC 1.5 TeV运行下,通过单光子过程可以很容易地实现对$Z'\to \bar χχ$不可见衰变的搜索.然而,质量从0.5 TeV到0.8 TeV的较轻的$Z'$很难看到。双轻子加单光子通道可以在中等亮度下显示ILC和CLIC处的$Z'$质量。
2015-02-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Overview of ANTARES results on Dark Matter Searches
寻找暗物质是中微子望远镜最重要的目标之一。安装在地中海的ANTARES探测器自2007年以来一直在收集数据。中微子望远镜在这类搜索中有着有趣的优势,这一点将在后面讨论。在这次演讲中,我们将回顾ANTARES对几个来源进行分析的状态和结果:太阳,银河系中心和地球。
2014-12-02 astro-ph.HE
Status, Challenges and Directions in Indirect Dark Matter Searches
对暗物质的间接搜索是基于检测光子、中微子或宇宙射线的异常通量,这些光子、中微子或宇宙射线是在暗物质候选者的湮灭或衰变中产生的,这些暗物质候选者在重力作用下积累在重宇宙学物体中,如星系、太阳或地球。此外,暗物质的证据也可以被理解为间接的,可以从早期的宇宙探测中获得,如宇宙微波背景温度的波动,轻元素的原始丰度或氢21厘米线。探测这些不同特征所需的技术需要非常不同类型的探测器:空气簇射阵列、伽马射线和X射线望远镜、切伦科夫望远镜、中微子望远镜、射电望远镜或气球或卫星上的粒子探测器。虽然这些探测器中的许多最初并不打算搜索暗物质,但它们已被证明是直接搜索工作的独特补充工具。在这篇综述中,我们总结了间接搜索暗物质的现状,也提到了这些技术遇到的挑战和局限性。
2020-10-07 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Complementarity and Searches for Dark Matter in the pMSSM
寻找和鉴别超对称中性伴子暗物质需要多管齐下,对撞机、直接和间接暗物质探测实验都扮演着重要角色。在这份报告中,我们总结了这种搜索在7,8(最终14)TeV LHC的灵敏度,结合费米,CTA,IceCube/DeepCore,COUPP和XENON 1 T,在19参数p(现象学)MSSM的背景下,这些粒子。本报告概述了我们的结果的现状以及我们对未来分析的期望。
2013-09-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Dark matter bound to the Solar System: consequences for annihilation searches
寻找粒子暗物质的一种方法是寻找它的湮灭产物。在太阳系中,已经确定了三种可能的湮灭信号:来自太阳的中微子和伽马射线,以及来自地球的中微子。一旦暗物质被束缚在太阳系中,这些信号中的每一个都敏感地依赖于暗物质的轨道演化。我将审查进展的基础上表征这些信号的最新进展,在确定绑定暗物质人口的属性。
2009-05-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 Letter of Interest: The GRAMS Project: MeV Gamma-Ray Observations and Antimatter-Based Dark Matter Searches
伽马射线和反物质巡天(GRAMS)项目是一个拟议的下一代气球/卫星飞行任务,目标是MeV伽马射线观测和基于反物质的暗物质搜索。具有成本效益的大规模液氩时间投影室(LArTPC)探测器技术将使GRAMS对MeV伽马射线的灵敏度显着提高,同时通过反物质测量广泛探测暗物质参数空间。
2020-09-08 astro-ph.HE
Gamma-ray triangles: a possible signature of asymmetric dark matter in indirect searches
本文介绍了一种新的γ射线谱特征,我们称之为γ射线三角形。这种光谱特征出现在暗物质通过手征相互作用自我湮灭成两个狄拉克费米子,随后在飞行中衰变成另一个费米子和一个光子的情况下。由此产生的光子光谱类似于一个尖锐的三角形,可以很容易地在伽马射线天空中寻找。使用Fermi-LAT和HESS的数据仪器,我们没有发现这样的光谱特征的证据,因此设置相应的湮没截面强上限。产生伽马射线三角形的一个具体实现方案包括一个不对称的暗物质模型,其中暗物质粒子携带轻子数。我们明确地表明,这类模型可以导致强烈的伽马射线光谱特征,可能在即将到来的伽马射线望远镜的范围内,打开一个新的窗口,通过间接搜索探索非对称暗物质。
2016-11-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Searches for WIMP Dark Matter from the Sun with AMANDA
一个众所周知的潜在的暗物质特征是由引力束缚在大质量物体上的中性子湮灭而发射出GeV-TeV的中微子。我们目前的结果,从最近的搜索高能中微子发射从太阳与AMANDA,在所有情况下,没有发现显着的过剩。我们显示了中性伴子引起的μ子通量从太阳和中性伴子核子截面的限制,比较它们与最近的冰立方结果。特别是,我们对自旋相关截面的限制比直接探测实验中获得的要好得多,这使得AMANDA和其他中微子望远镜能够搜索MSSM参数空间的互补部分。
2009-06-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Direct Dark Matter Searches and the EDELWEISS-II Experiment
直接寻找暗物质是一项实验,致力于观测来自我们的星系晕的WIMP粒子在陆地目标上散射产生的高能反冲离子。一些目前正在运行的实验的现状和前景,连同新的实验EDELWEISS-II的初步结果。
2009-06-23 astro-ph.HE
Status of direct and indirect dark matter searches
我回顾了暗物质搜索使用直接,间接和加速器技术的现状。对个别实验的详细审查超出了这些程序的范围。相反,我关注的是每种方法所面临的挑战(有时是局限性),这是使它们相互补充的原因,也是我们必须确保它们同时发展的原因。
2020-01-17 astro-ph.HE hep-ex
Results of dark matter searches with the ANTARES neutrino telescope
中微子望远镜的科学观测范围很广。他们的主要目标之一是探测暗物质,在这方面他们有特殊的优势。中微子望远镜提供了观察几种来源的可能性,而不是所有的来源都可以用于其他间接搜索。在这项工作中,我们提供了ANTARES中微子望远镜,它已经采取了近十年的数据所获得的结果的概述。其中最有趣的一个是太阳,因为与其他间接搜索相反,如果探测到来自太阳的高能中微子,那么它将是暗物质的一个非常明确的指示,因为预计没有显著的天体物理背景。此外,中微子望远镜对自旋相关截面的限制是最严格的。另一个有趣的来源是银河系中心,由于其地理位置,ANTARES的能见度比IceCube更好。这种搜索给出了湮灭截面的限制。在ANTARES进行的其他暗物质搜索包括地球和矮星系。
2016-11-08 astro-ph.HE hep-ex
Dark matter searches with IceCube
冰立方中微子观测站的建设实际上已经终止。在写这篇文章的时候,有79个字符串从86个预期的字符串中提取数据,我们离完成还有一个部署季节。然而,该探测器自2006年以来一直在不同的部分配置中获取数据。我们已经评估了这些数据的证据暗物质湮灭在太阳,在银河系中心和星系晕,寻找一个多余的中微子通量超过预期的大气中微子背景。这篇文章回顾了暗物质搜索WIMP,卡鲁扎-克莱因模式和超重候选者(Zerozillas)的结果,使用22和40弦配置的冰立方。结果以μ子通量极限、对质子自旋相关截面的约束和对自湮没截面的约束的形式给出。这些结果是在直接搜索和空间搜索的背景下提出的
2010-12-01 astro-ph.HE hep-ex