Probing annihilations and decays of low-mass galactic dark matter in IceCube DeepCore array: Track events
DeepCore阵列的部署显著降低了IceCube的能量阈值，约为10 GeV，并提高了检测轻暗物质湮灭和衰变中中微子的灵敏度。为了匹配这一实验发展，我们计算了DeepCore阵列中由于银河系暗物质湮灭和衰变产生的中微子通量而产生的径迹事件率。我们还计算了由于大气中微子通量的背景事件率，以评估DeepCore阵列对银河系暗物质特征的敏感性。与以前的方法不同，将轨道事件的能量阈值设置在50 GeV左右（这种选择避免了在估计大气背景事件率时包括振荡效应的必要性），我们将能量阈值设置为10 GeV，以充分利用DeepCore阵列。我们比较我们的计算灵敏度与通过设置阈值能量在50 GeV。我们的结论是，我们提出的阈值能量显着提高了深芯阵列的暗物质签名的$m_χ< 100$ GeV的湮灭方案和$m_χ<300$ GeV的衰变方案的灵敏度。
2012-02-11 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for dark matter detection with IceCube in the context of the CMSSM
我们详细研究了冰立方中微子望远镜（80串）的标称配置的能力，以探测当前对撞机和宇宙学数据所青睐的约束MSSM（CMSSM）的参数空间。采用保守的假设星系晕模型和预期的实验性能，我们发现，冰立方有2%和12%之间的概率实现5西格玛探测太阳中的暗物质湮灭，这取决于选择的标量和高根质量的先验和天体物理学的假设。我们确定了最重要的湮灭通道在CMSSM参数空间有利于电流约束，我们证明，假设信号是由一个单一的湮灭通道占主导地位，可以导致大的系统误差推断的WIMP湮灭截面。我们证明，约66%的CMSSM参数空间违反了太阳中心捕获和湮灭之间的平衡条件。通过将我们的预测与直接探测方法进行交叉关联，我们得出结论，如果冰立方确实探测到了来自太阳的高显著性中微子通量，而直接探测实验没有发现大于5x 10 ^{-9} pb的自旋无关截面sigma_SI^p以上的信号，那么CMSSM将非常不利，因为标准天体物理学假设是WIMP分布。该结果对于先验的改变是稳健的。我们认为，IceCube的低能DeepCore扩展将是关注参数空间相关CMSSM领域的理想工具。
2009-07-27 astro-ph.HE hep-ph
Sterile neutrinos and indirect dark matter searches in IceCube
如果轻的无菌中微子存在并与活性中微子混合，这种混合将影响太阳中暗物质湮灭产生的高能中微子的传播。特别是，新的Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein共振可能会发生，导致一些活跃的中微子几乎完全转化为无菌状态。我们演示了如何削弱冰立方限制中微子捕获和湮灭在太阳和冰立方约束和直接检测或对撞机数据之间的潜在未来冲突可能会通过调用无菌中微子来解决。我们还指出，如果在未来的直接探测和对撞机实验中精确地测量出暗物质-核子散射截面和允许的湮灭通道，IceCube可以用来用来自暗物质湮灭的中微子来约束不育中微子模型。
2012-07-06 astro-ph.SR hep-ph
Constraining dark matter capture and annihilation cross sections by searching for neutrino signature from the Earth core
我们研究了IceCube/DeepCore探测器对地核中暗物质湮灭的灵敏度。我们重点研究了湮没模式$χχ\to ν\barν, \, τ^+ τ^-, \, b \bar{b}$和$W^+W^-$。在我们的分析中考虑了径迹和级联事件。通过将暗物质湮灭截面$\langle σ\upsilon\rangle$固定在一定的标称值，我们研究了IceCube/DeepCore探测器对$m_χ$的暗物质自旋无关截面$σ_p^{\rm SI}$的灵敏度，范围从几十GeV到10 TeV。这种灵敏度与现有的冰立方79弦约束相同的横截面，这是通过搜索太阳中的暗物质湮灭。我们还将这种灵敏度与暗物质直接检测结果进行了比较，特别是XENON 100（2012）极限和DAMA和CRESST-II实验首选的参数区域。我们还通过将$σ_p^{\rm SI}$分别固定在XENON 100（2012）和XENON 1 T限值，将IceCube/DeepCore对$\langle σ\upsilon \rangle$的敏感性作为$m_χ$的函数。这种灵敏度进行了比较与优选的暗物质参数范围来自PAMELA和AMS 02正电子分数数据的组合拟合。我们的结论是，在低质量的暗物质的情况下，在地球核心的暗物质湮灭的搜索$σ_p^{\rm SI}$和$\langle σ\upsilon \rangle$提供了竞争性的约束。特别是，…
2013-08-08 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
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
Fermion WIMPless Dark Matter at DeepCore and IceCube
我们研究了在中微子望远镜IceCube和DeepCore上间接探测费米子WIMP无暗物质的前景。在太阳中湮灭的暗物质是一个隐藏的扇形马约拉纳费米子，它通过汤川耦合耦合到一个连接粒子和一个可见的扇形粒子，并且它只通过耦合到第一代夸克与核发生自旋相关的散射。我们考虑的情况下，湮灭产物是金牛座，斯，或sneutrinos的三代。为了评估μ介子通量入射在检测器，我们传播的中微子光谱通过太阳介质和地球和帐户的影响，中微子振荡，能量损失由于中性和带电电流的相互作用，和tau再生。我们发现，对于Stau和sneutrino通道，5年3 $σ$检测暗物质轻于约300 GeV是可能的，在冰立方大汤川耦合或暗物质和连接器粒子具有类似的质量。tau通道提供了更好的检测前景。然而，由于其较低的能量阈值和更好的μ子背景抑制能力，DeepCore能够在所有湮灭通道中探测到信号，并适用于更广泛的暗物质质量。
2010-07-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Indirect dark matter search in the Galactic Centre with IceCube
本文利用约9年IceCube-DeepCore低能优化数据搜寻银河系中心暗物质湮灭与衰变产生的中微子信号，并给出5 GeV至8 TeV质量范围内暗物质自湮灭截面的灵敏度。
2023-08-13 astro-ph.HE hep-ph
Probing Dark Matter Dynamics via Earthborn Neutrinos at IceCube
PAMELA和ATIC最近的研究结果表明，O（TeV）暗物质（DM）在我们的银河系附近主要湮灭为轻子。湮灭速率现在比冻结期间大得多，对此的一个可能的解释是湮灭截面的低速增强。在一个模型独立的方式，我们表明，在这种情况下，从地球的中微子发射率，由于DM湮灭，可能会大大提高，而从太阳的速率是不变的。冰立方有可能看到这些地球上的中微子，而同样的参数空间将很快被直接探测实验所覆盖。结合这些近期的数据将允许提取有关DM部门动态的有价值的信息。
2009-01-12 hep-ph
Low energy IceCube data and a possible Dark Matter related excess
在这封信中，我们把注意力集中在能量范围在60和100 TeV之间的冰立方事件上，它显示出相对于谱指数为2的幂律的2-sigma过量。我们分析了这种过剩的可能来源，通过比较冰立方事件的到达方向的分布与简单分布的天体物理银河系/河外源的角分布，以及与预期的流量来自DM相互作用（衰变和湮灭）为不同的DM配置文件。统计分析似乎不利于与银道面的相关性，而排除DM湮灭的情况下，只有在小块效应。到目前为止收集到的小的统计数据不允许仔细检查天体物理各向同性分布和DM衰变情景的情况。出于这个原因，我们进行预测分析，以强调未来中微子望远镜的作用。
2016-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Cascade Events at IceCube+DeepCore as a Definitive Constraint on the Dark Matter Interpretation of the PAMELA and Fermi Anomalies
暗物质衰变或湮灭为μ + μ-或τ + τ-被认为是PAMELA和Fermi报告的e+e-异常的解释。最近的分析表明，在DeepCore的补充下，IceCube将能够在不到五年的运行时间内将衰变的参数空间限制在mu+mu-，并排除衰变到tau+tau-和湮灭到mu+mu-。这些分析依赖于从下行nu_mu测量IceCube+DeepCore中的类轨道事件。在本文中，我们表明，通过测量所有中微子味道引起的级联事件，IceCube+DeepCore可以在仅运行三年的时间内排除衰变到mu+mu-，并在仅运行一年的时间内排除衰变到tau+tau-和湮灭到mu+mu-。这些约束对暗物质晕轮廓的选择具有很强的鲁棒性，并且与暗物质-核子截面无关。
2010-02-04 astro-ph.HE hep-ph
Search for dark matter from the center of the Earth with ten years of IceCube data
利用IceCube十年数据搜索来自地球中心的暗物质信号，未发现显著超出背景的事件，但给出了世界领先的自旋无关WIMP散射上限。
2024-12-17 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos in IceCube/KM3NeT as probes of Dark Matter Substructures in Galaxy Clusters
星系团是暗物质湮灭最有希望的候选场所之一。我们专注于暗物质的质量在10 GeV - 100 TeV的范围内湮灭μ子对，中微子对，顶部对，或两个中微子对，并预测预期的灵敏度，通过观察星系团在IceCube/KM 3 NeT的湮灭截面到这些通道。乐观地说，在星系团中暗物质子结构的存在被预测为比来自暗物质分布的平滑分量的贡献增强2-3个数量级的信号。对星系团感兴趣区域的角尺寸进行优化，对于10年的完整IceCube/KM 3 NeT寿命，质量在300 GeV - 100 TeV范围内的重DM的湮灭截面的灵敏度将为10^{-24} cm ^3 s^{-1}的数量级，这比通过观测银河系晕所能获得的最佳极限要好一个数量级。我们发现除了大气中微子外，来自星系团宇宙线相互作用的中微子也是本底的一个来源。我们表明，显着改善实验灵敏度可以实现较低的DM质量在10 GeV - 300 GeV的范围内，如果中微子诱导的级联可以重建到约5度的精度，可能是可能的在KM 3 NeT。因此，我们建议，一个低能量的扩展“KM 3 NeT-Core”，类似于冰立方中的DeepCore，被认为是在低DM质量下的扩展范围。
2012-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Constraining Non-Standard Dark Matter-Nucleon Interactions with IceCube
暗物质粒子被太阳的原子核散射后，会被太阳的引力捕获，在太阳的核心聚集，然后湮灭成标准模型粒子。位于南极的冰立方中微子天文台可以探测到这些湮灭产生的中微子。由于这些中微子的不可观测性，标准的自旋相关和自旋无关的暗物质-核子散射截面受到了限制。在此基础上，我们给出了暗物质-核子相互作用（包括速度和动量相关的相互作用）的非相对论有效理论的耦合常数的上限.
2021-07-22 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Getting Warmer: IceCube Nears Freeze Out
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）
本研究利用 IceCube 探测到的银河系弥散高能中微子，通过两种互补方法对暗物质湮灭为中微子设置新限制，证明该中微子测量可作为暗物质探测工具，未来观测有望检验热冻结机制。
2026-08-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Self Interacting Dark Matter from IceCube Results
如果暗物质粒子自我相互作用，它们被天体物理物体捕获的能力应该会增强。因此，它们在物体中心湮灭的速率将增加。如果它们的自散射很强，可以通过增强它们的湮灭产物的通量来间接观察。本文研究了自相互作用对太阳中心暗物质湮灭产生的中微子流的影响。我们认为湮灭分为两个通道：$W^+W^-$（或$τ^+τ^-$，对于质量低于$W$质量的暗物质）和$b\overline{b}$。我们估计在冰立方探测器的事件率，使用其79弦配置，并比较我们的预测，他们的实验结果，从而探测暗物质自相互作用模型。
2014-02-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sensitivities of IceCube DeepCore Detector to Signatures of Low-Mass Dark Matter in the Galactic Halo
讨论了银河系暗物质湮灭和衰变产生的中微子流在DeepCore阵列中的事件率。这个事件率计算与10 GeV的阈值能量，这是小于在以前的作品中采取的阈值能量。考虑到大气中微子通量引起的背景事件率，我们评估了DeepCore阵列探测暗物质湮灭截面和衰变时间的灵敏度。灵敏度研究包括湮灭模式$χχ\to b\bar{b}, \ τ^+ τ^-$、\ $μ^+μ^-$和$ν\barν$，以及衰减模式$χ\to b\bar{b}, \ τ^+ τ^-$、\ $μ^+μ^-$和$ν\barν$。我们比较我们的结果与相应的约束来自观测的WMAP，ACT和费米-LAT。
2013-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter search in dwarf irregular galaxies with ten years of data from the IceCube neutrino observatory
本文利用冰立方十年μ子径迹数据对7个矮不规则星系方向搜寻重暗物质湮灭中微子信号，未发现显著信号，并给出1 TeV至10 PeV暗物质湮灭截面上限，补充了基于更可靠J因子的暗物质约束。
2024-01-12 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
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
Dark matter searches with the IceCube Upgrade
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质（DM）的理想候选者。WIMP模型通常包括自湮灭成标准模型粒子，如中微子，可能被冰立方中微子天文台检测到。对暗物质感应信号的各种搜索已经用现有的IceCube探测器进行了。然而，由于到目前为止还没有TeV尺度的WIMP的证据，更多的注意力被带到了GeV质量的DM候选者，冰立方探测器由于其能量阈值而不敏感。IceCube合作目前正在准备建造IceCube升级，计划于2022/2023年南极夏季部署。IceCube升级版将包括7个新的冰中串，以及大约700个额外的光学传感器。IceCube-DeepCore体积内的这种密集传感器阵列将增强几个GeV中微子的重建能力。我们目前的第一个研究的潜在改进，这对冰立方的灵敏度，暗物质湮灭在银河系中心的升级。
2019-08-22 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the Dark Matter Annihilations by Neutrinos with Substructure Effects Included
银河系中的暗物质（DM）湮灭可以产生高能中微子，这些中微子可以被中微子望远镜如IceCube、ANTARES和Super-Kamiokande探测到。中微子也可以产生于宇宙射线与地球周围大气之间的强子相互作用，称为大气中微子。在不确定度范围内，目前对中微子通量的测量与理论预测是一致的。本文通过要求暗物质湮灭中微子通量小于目前的测量值，得到了暗物质湮灭截面$ < {σv} >$的一个上界。与以前的调查相比，我们提高了边界包括DM子结构的贡献。在我们的论文中，两种子结构的影响进行了仔细检查。一个是所有方向上的子结构平均贡献。另一种是单个大质量次晕的点源效应。我们发现前者可以使束缚提高几倍，而后者可以利用中微子望远镜IceCube优异的角分辨率，通过$ 10^1 \sim 10^4$提高束缚。准确的改善取决于DM配置文件和子晕浓度模型。在某些模型中，IceCube可以达到$ < {σv} > \sim 10^{- 26} cm^3 s^{- 1} $的灵敏度。
2008-09-28 astro-ph hep-ph
Dark matter at DeepCore and IceCube
随着DeepCore对IceCube的增强，探测太阳中暗物质湮灭的前景大大改善。为了补充这一实验发展，我们提供了一个彻底的粒子物理问题的模板分析，这是精确解释数据所必需的。我们的研究是关于本质的，并打算作为一个框架，详细工作的各种暗物质候选人。为了准确地预测源中微子谱，我们考虑了末态粒子的自旋相关性及其衰变的螺旋度依赖性，以及产生时的吸收效应。我们充分处理中微子通过太阳的传播，包括中微子振荡，能量损失和τ再生。我们模拟的生存概率的μ子产生在地球上使用μ子蒙特卡罗程序，重现公布的冰立方有效面积，并更新的微分方程中的参数，近似μ子的能量损失。为了评估天顶角相关的大气背景事件率，我们跟踪太阳，并确定它在每个天顶角花费的时间。自始至终，我们都以中性伴子暗物质为例。
2011-02-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
New constraints on radiative seesaw models from IceCube and other neutrino detectors
暗物质（DM）散射和随后在太阳中的捕获可以提高局部遗迹密度，导致DM湮灭产生的中微子通量增强，原则上可以在中微子望远镜中检测到。我们计算的事件率预期的辐射跷跷板模型包含标量三重态和单二重态费米子DM候选人。在标量DM的情况下，核上没有自旋相关的散射导致太阳的低捕获率，这反映在目前具有86个弦的冰立方配置中的事件率小于每年一个。对于单重态-二重态费米子DM，在自旋无关的散射过程旁边有一个自旋相关的散射过程，这显著提高了事件率，从而使间接检测相对于PICO-60施加的直接检测极限具有竞争力。由于两个散射过程之间的相关性，XENON 1 T对自旋无关截面的限制也排除了可以在冰立方探测的参数空间的一部分。先前由ANTARES，IceCube和Super-Kamiokande从太阳和银河系中心获得的极限被证明要弱得多。
2021-03-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Constraints on Majorana Dark Matter from the LHC and IceCube
我们考虑一个简化的模型马约拉纳费米子暗物质，并探讨直接，间接和大型强子对撞机搜索的约束。假设暗物质通过轴向矢量相互作用的矢量介质耦合到标准模型。我们提供了LHC单喷流搜索和IceCube限制在太阳中的暗物质湮灭的详细分析。特别是，我们开发了一种方法来计算限制简化的WIMP暗物质模型从公共IceCube数据，这只适用于有限数量的标准模型的最终状态。我们表明，大型强子对撞机和冰立方搜索马约拉纳暗物质是互补的，并得出新的限制的暗物质和介质的群众，包括另外的约束从大型强子对撞机di-jet搜索，直接检测和暗物质遗迹密度。
2016-03-27 astro-ph.HE hep-ph
Update on decaying and annihilating heavy dark matter with the 6-year IceCube HESE data
鉴于冰立方的6年高能启动事件（HESE）的样本，我们重新审视的可能性，更新的数据可能会更好地解释由中微子通量的组合从暗物质衰变和各向同性的天体物理幂律比纯粹由后者。我们发现，结合两个组件通量定性地提高了一个纯粹的天体物理观测数据的拟合，并讨论如何更新这些拟合与4年HESE数据进行类似的分析比较。我们还更新适合涉及暗物质衰变通过多个渠道，没有任何贡献的天体物理通量。我们发现，DM唯一的解释是不排除由中微子数据。最后，我们还考虑了信号的可能性，从暗物质湮灭和衰变的情况下进行类似的分析，评论其影响。
2021-05-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Probing the Dark Matter Capture Rate in a Local Population of Brown Dwarfs with IceCube Gen 2
本文提出利用 IceCube Generation 2 观测 20 pc 内褐矮星因暗物质湮灭产生的中微子，以约束 10 GeV 以上暗物质的散射截面。
2024-06-17 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Dark Matter at the LHC and IceCube - a Simplified Model Interpretation
我们提出了一个解释搜索暗物质在一个简化的模型方法。考虑到马约拉纳费米子暗物质和轴向矢量相互作用的中性矢量介质，我们探索单喷流搜索在大型强子对撞机和搜索中微子从暗物质湮灭在太阳在IceCube和模型参数空间的新限制。进一步，我们将简化模型与其有效场论近似进行了比较，并讨论了后者的有效性。
2015-09-29 hep-ph
$U(1)_{B-L}$ Sneutrino Dark Matter Detection with the IceCube Neutrino Telescope
本文研究了在MSSM的$U(1)_{B-L}$扩展中的IceCube中微子望远镜上间接探测右手中微子暗物质的前景。太阳内部中微子的俘获和湮灭达到平衡，产生的中微子通量受中微子-质子弹性散射截面的控制，其上限为$B-L$模型中$Z^{\prime}$质量极限的$8 \times 10^{-9}$ pb。尽管没有任何自旋相关的贡献，μ介子事件率预测由这个模型可以检测到在冰立方，因为sneutrinos主要湮灭到轻子的最终状态凭借费米子$B-L$收费。这些粒子随后以100%的效率衰变为中微子。地球μ子事件率太小，无法用标准晕模型检测到，无论增强的微中子湮没截面可以解释最近的PAMELA数据。对于修改后的速度分布，地球μ介子事件大幅增加，可以大于冰立方探测阈值的12个事件$\mathrm{km}^{-2}$ $\mathrm{yr}^{-1}$。然而，这只会导致太阳μ子事件轻微增加约30%。在这个模型中，来自太阳的μ子事件的数量可以达到大约100个事件$\mathrm{km}^{-2}$ $\mathrm{yr}^{-1}$。
2009-12-07 hep-ph
Heavy Inert Doublet Reconciles LZ and IceCube
Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of California, Berkeley（莱因韦伯理论物理研究所，加州大学伯克利分校）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), University of Tokyo（东京大学宇宙物理与数学 Kavli 研究所（WPI））；Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory（欧内斯特·奥兰多·劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出重惰性二重态暗物质（11.3–20.3 TeV）可同时解释LZ直接探测信号并满足IceCube约束，通过大耦合实现正确湮灭截面，且电弱精密测量仍符合实验限值。
2026-09-29 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Search for Dark Matter Annihilation to Neutrinos from the Sun
弱相互作用大质量粒子（WIMP）可以被太阳引力捕获并被困在其核心。这些WIMP湮灭成标准模型粒子会产生中微子光谱，其能量分布与暗物质质量有关。在这项工作中，我们提出的理论框架，有关观测到的中微子通量的WIMP-核子截面和总结以前的太阳WIMP搜索冰立方进行。然后，我们概述了一个正在进行的更新的太阳WIMP搜索，重点是在以前的搜索改进。
2019-09-19 astro-ph.HE hep-ph
Searches for Connections Between Dark Matter and Neutrinos with the IceCube High-Energy Starting Event Sample
暗物质的性质仍然是物理学中最重要的未决问题之一。虽然暗物质效应只在引力作用下被观察到，但常规物质和暗物质之间的一阶比暗示了它们之间的非引力联系。在这篇文章中，我们使用IceCube高能起始事件（HESE）样本来寻找这样的联系，该样本包含有史以来观测到的一些最高能量的中微子。这些都是由一个尚未确定的高能量弥漫天体物理组成部分。利用这些事件，我们寻找由于暗物质衰变或湮灭而产生的过剩的证据，以及由于高能中微子与暗物质散射而产生的新特征。最后，在这篇文章中，我们将总结和强调这两种情况下所获得的限制之间的互补性。
2019-08-21 hep-ex hep-ph
Prospects for Indirect Detection of Sneutrino Dark Matter with IceCube
本文研究了在MSSM的$U(1)_{B-L}$扩展中的IceCube中微子望远镜上间接探测右手中微子暗物质的前景。太阳内部中微子的俘获和湮灭达到平衡，产生的中微子通量受中微子-质子弹性散射截面的控制，其上限为$B-L$模型中$Z^{\prime}$质量极限的$8 \times 10^{-9}$ pb。尽管没有任何自旋相关的贡献，μ介子事件率预测由这个模型可以检测到在冰立方，因为sneutrinos主要湮灭到轻子的最终状态凭借费米子$B-L$收费。这些粒子随后以100%的效率衰变为中微子。地球的μ介子事件率太小，无法检测到的标准晕模型，无论增强的中微子湮灭截面，可以解释最近的PAMELA数据。对于修改后的速度分布，地球μ介子事件大幅增加，可以大于冰立方探测阈值的12个事件$\mathrm{km}^{-2}$ $\mathrm{yr}^{-1}$。然而，这只会导致太阳μ子事件轻微增加约30%。在这个模型中，来自太阳的μ子事件的数量可以达到大约100个事件$\mathrm{km}^{-2}$ $\mathrm{yr}^{-1}$。
2009-09-24 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
Conservative constraints on the effective theory of dark matter-nucleon interactions from IceCube: the impact of operator interference
考虑到算符之间的干扰，我们提出了一种推导暗物质-核子相互作用有效理论耦合常数保守上限的方法。该方法适用于任何基础，并可方便地推广到任何UV完全模型。为了说明我们的方法，我们使用IceCube的约束来自太阳中的暗物质湮灭的奇异中微子通量推导出保守的上限的暗物质-核子耦合常数的有效理论，以及推导出保守的上限的暗物质-质子和暗物质-中子散射截面。
2021-05-11 hep-ph
pMSSM Dark Matter Searches on Ice
我们探讨的能力IceCube/Deepcore阵列发现信号中微子产生的超对称WIMPS的湮灭，可能会被捕获在太阳能核心。在此分析中，我们使用先前生成的一组/sim 70 k模型点在19维参数空间的pMSSM，满足现有的实验和理论约束。我们的计算采用了对IceCube/DeepCore有效面积的现实估计，该有效面积已由IceCube合作建模。我们发现，大部分pMSSM模型在预期的IceCube/DeepCore 1825天数据集中显示出显著的信号速率，包括一些早期发现的前景。许多模型中的LSP只构成了一小部分的总暗物质遗迹密度被发现有可观测的利率。详细研究了信号中微子通量与LSP质量、弱本征态组成、湮灭产物、热遗迹密度以及自旋无关和自旋相关散射截面的关系。最后，我们将IceCube/DeepCore的模型覆盖率与在不久的将来直接检测实验中获得的覆盖率以及在7 TeV LHC上的pMSSM搜索进行了比较。
2011-05-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing the coupling of heavy dark matter to nucleons by detecting neutrino signature from the Earth's core
我们认为，从地球的核心中微子签名的检测可以有效地探测耦合的重暗物质（$m_χ>10^{4}$ GeV）的核子。我们首先注意到，在这样的质量范围内直接搜索暗物质（DM）提供的约束比搜索$m_χ\sim 100$ GeV所提供的约束要宽松得多。此外，由于衰减效应，太阳内部DM湮灭产生的中微子能量在太阳表面不会超过几个TeV。因此，失去了对重DM耦合的灵敏度。最后，星系晕中微子特征的探测只能探测DM湮灭截面。我们目前的中微子事件率在冰立方和KM 3 NeT所产生的中微子通量的湮灭地球捕获DM重于$10^{4}$ GeV。在此质量范围内，给出了IceCube和KM 3 NeT对自旋无关的DM-质子散射截面$σ_{χp}$的灵敏度.
2014-09-10 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos at IceCube from Heavy Decaying Dark Matter
宇宙中微子光谱中的单色线将是暗物质的确凿证据。有趣的是，冰立方实验最近报告了两个PeV中微子事件，其能量可能与实验不确定性相等，并且其背景波动的概率估计小于1%。在这里，我们探讨这些事件的前景是从暗物质的单色线信号的第一个迹象。虽然可测量的湮灭签名似乎是不可能的，在这样的能量，我们讨论的暗物质量子数，有效的运营商，和寿命可能导致一个适当的信号从暗物质衰变。我们将表明，一套可能的衰变算子是相当有限的，并将重点放在几个可行的候选人，可以解释冰立方事件;违反R-宇称引力子，隐藏的扇区规范玻色子，在额外的维度和单态费米子。在基本上所有的情况下，我们发现，一个PeV中微子线信号从暗物质将伴随着一个潜在的可观察到的连续谱的中微子上升到较低的能量。
2013-06-14 astro-ph.HE hep-ph
A Strong Test of the Dark Matter Origin of the 1.4 TeV DAMPE Signal Using IceCube Neutrinos
暗物质粒子探测器（DAMPE）最近报道了1.4 TeV电子谱的暂时过剩。一个非天体物理的方案，其中暗物质粒子湮灭或衰变在一个本地团块已被援引来解释过剩。如果末态的$e^\pm$湮灭通道是由左手轻子作为$SU(2)_L$双重态的一个组分介导的，那么具有相似能量的中微子应该同时产生。我们证明，通用的暗物质模型可以果断地测试现有的冰立方数据。如果没有探测到，这样的模型将在$5σ$水平上被排除在外，因为点状源的五年数据和带有左手轻子的暗物质粒子扩展源的十年数据。
2018-06-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Indirect detection constraints on the scotogenic dark matter model
辐射跷跷板模型除了产生中微子质量外，还具有提供暗物质候选者的吸引人的特性。在这里，我们提出了一个研究的中微子信号的湮灭暗物质粒子已被引力捕获在太阳的框架下的暗生模型。我们计算预期的事件发生率在冰立方探测器在其86串配置。由于费米子暗物质不散射核子，由于其单线态性质，因此不会在太阳中积累，我们研究的情况下，标量暗物质的扫描参数空间。由于两个中性标量分量之间的自然小质量分裂，与核子的非弹性散射过程可以发生。我们发现，对于大多数的参数空间，即质量分裂低于500千电子伏，在太阳的非弹性散射产生冰立方事件率每年超过10个事件，而在地球上的直接检测是敏感的，只有250千电子伏。因此，IceCube的详细分析可能会导致标量耦合$λ_5\gtrsim1.6\cdot10^{-5}\cdot m_{DM}$ /TeV的下限。对于较大的质量分裂，太阳中只发生弹性散射。在这种情况下，XENON 1 T限制仅允许预期事件率高达每年O（0.1）的模型。其中一些模型，特别是那些具有大DM质量和费米子共湮灭的模型，也可以用专门的冰立方分析银河系中心DM湮灭来测试。
2021-05-12 hep-ex hep-ph
Heavy right-handed neutrino dark matter and PeV neutrinos at IceCube
我们讨论了一个简单的非超对称模型的基础上的电弱规范群$SU(2)_L\times SU(2)^\prime\times U(1)_{B-L}$最轻的右手中微子，这是轻子的$SU(2)_L\times SU(2)^\prime\times U(1)_{B-L}$的双峰的一部分，发挥作用的长期不稳定的暗物质的质量在多PeV的范围。我们使用共振$s$通道湮灭来获得正确的热遗迹密度，并放松暗物质质量的么正性约束。在这个模型中，存在一个产生τ轻子和中微子的三体暗物质衰变模式，这可能是冰立方实验中观察到的PeV级联事件的来源。该模型可以在未来的数据中用更精确的最高能量中微子事件的味道信息进行测试。
2016-08-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
WIMP capture and annihilation in the Earth in effective theories
在暗物质-核子相互作用的非相对论有效理论中，计算了WIMP在地球中的俘获和湮灭率。忽略算子干扰，我认为所有的伽利略不变的相互作用算子，可以产生从交换的重粒子的自旋小于或等于1时，WIMP的自旋为0，1/2或1。我计算的位置和形状的预期共振的质量捕获率平面，并表明，铁是不是最重要的元素在捕获过程中，许多目前被忽视的相互作用运营商。我比较这些预测与最近的结果，地球WIMP分析冰立方在86弦配置和设置限制的所有isoscope和isovector耦合常数的有效理论的暗物质-核子相互作用。对于某些相互作用算子和暗物质粒子质量约为50 GeV，我发现，这些限制是强于我以前在冰立方在79弦配置进行的太阳WIMP搜索的分析中得出的。
2016-10-19 astro-ph.CO 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
Using Secondary Tau Neutrinos to Probe Heavy Dark Matter Decays in Earth
暗物质粒子可以被天体引力捕获，激发了对局部湮灭或衰变的搜索。如果中微子是衰变产物之一，那么冰立方和其他中微子观测站就可以检测到它们。我们调查这种情况下的暗物质粒子以上$m_χ \gtrsim$ PeV产生tau中微子信号，使用更新的暗物质捕获和热化模型。在这些能量下，τ中微子的再生是通过地球传播过程中的一个重要效应，允许在远大于一个相互作用长度的距离上进行探测。我们展示了如何大的能量损失的τ轻子以上$\sim$ PeV驱动范围广泛的初始能量相同的最终能谱的“二次”τ中微子在检测器，我们提供了一个解析近似的数值结果。这种效应使实验能够约束衰变发生在非常高的能量，我们研究的范围内的IceCube高能量的起始事件（HESE）样本中的参数空间的捕获暗物质湮灭和衰变以上PeV。我们发现，冰立方搜索探测的参数空间将需要暗物质截面与现有的直接检测边界的张力。
2022-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos from captured dark matter annihilation in a galactic population of neutron stars
本文研究了银河系中心中子星群体捕获的暗物质通过长寿命媒介子湮灭产生中微子通量的情景，并发现IceCube/KM3NeT等千吨级探测器在TeV-PeV质量范围内的暗物质-核子散射截面探测上优于当前极限。
2022-05-05 astro-ph.GA astro-ph.HE 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
Selection Rule for Enhanced Dark Matter Annihilation
指出了暗物质共湮没或索末菲效应湮没奇（偶）分波增强（抑制）的一个选择定则。利用这一点，通常速度被抑制的p波湮灭可以主导当前宇宙中的湮灭信号。选择机制是相同的传入粒子的交换对称性的表现，并且对于具有非对角长程相互作用的多态DM是通用的。因此，遗迹和后期的湮灭率是参数不同的和一个独特的现象，大，但强烈依赖于速度的湮灭率，预测。
2017-06-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Indirect Signals from Solar Dark Matter Annihilation to Long-lived Right-handed Neutrinos
我们研究间接检测信号从太阳湮灭的暗物质（DM）粒子到轻右手（RH）中微子的质量在$1-5$ GeV的范围。这些RH中微子可以有足够长的寿命，使它们能够在太阳之外衰变，它们的延迟衰变可以导致来自太阳方向的伽马射线信号，以及不会被与太阳介质的相互作用抑制的中微子信号。我们发现，最新的费米-LAT和冰立方的结果，分别对伽马射线和中微子信号的限制。结合光子和中微子的约束可以约束自旋无关的DM-核子弹性散射截面比直接检测实验DM质量从200 GeV到几TeV。自旋相关散射的界限也比直接检测实验的最强限制要严格得多。
2016-12-09 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
Prospects for discovering a neutrino line induced by dark matter annihilation
在不久的将来，中微子望远镜有望提高对银河系中暗物质（DM）产生的单色中微子通量的灵敏度。我们从公开的IceCube数据中获得的相应截面上的新限制说明了这一点。在这种情况下，我们研究DM模型可以产生一个可观察到的单色中微子流DM湮灭。为此，我们分两步进行。首先，在一组简单的和最小的假设有关的DM粒子的属性，我们确定的模型，可能会引起显着的湮灭成单色中微子在冻结的时代。由于各种限制，特别是直接探测和环水平的中微子质量，模型列表非常有限。考虑到这样一个事实，即即使大大提高，灵敏度也远远不能很快达到热湮灭截面，只有当今天的中微子湮灭相对于冻结期增加时，才能观察到信号。这就是为什么，在第二步中，我们分析了索末菲效应产生如此大的增强的可能性。对于每一种情况下，我们也计算到其他湮灭产品的截面和面对我们的结果与实验的限制。我们发现，在我们简单和最小的假设，期望观察单色中微子是可能的，只有在非常特定的情况下。有些将在不久的将来得到确认或排除，因为它们预测的信号略低于目前的实验灵敏度。我们还讨论了这些前景如何改变放松我们的假设，以及通过考虑其他类型的尖锐的光谱特征。对于后者，我们考虑盒形和韧致辐射光谱，并提供相应的限制从冰立方数据。
2017-10-13 hep-ph
Constraints and Projections for Millicharged Dark Matter in the Sun with Water Cherenkov Neutrino Detectors
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）
研究利用水切伦科夫探测器（Super-Kamiokande和Hyper-Kamiokande）搜索太阳中捕获的微电荷暗物质湮灭产生的中微子，在轻质量区域（5-28 GeV）补充IceCube的约束，并将暗物质丰度下限压低至约5×10⁻⁶。
2026-06-08 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the Sommerfeld-enhanced dark matter annihilation from the gamma rays of subhalos and dwarf galaxies
银河系暗物质晕的子结构，如暗物质晕和矮星系具有非常低的速度色散，这使得它们在约束的情况下，夏眠增强的暗物质湮灭有用。利用Eddington公式和NFW密度剖面计算了暗物质晕子结构中暗物质粒子的速度分布。我们将索末菲增强s波暗物质湮灭对γ射线通量的影响参数化为索末菲增强J因子，并计算了15个已知矮球状星系的J因子。利用非关联点源的Fermi-LAT 3FGL数据和暗物质晕下分布的N体模拟结果，导出了Sommerfeld增强下暗物质湮灭截面的上限.类似的上限来自于矮球状星系的费米-LAT伽马射线数据。我们发现，在一个广泛的区域的参数空间，约束可以是几个数量级更严格的情况下，没有索末菲增强。对于暗物质湮灭主要为$e^+e^-$、$μ^+μ^-$、$τ^{+}τ^{-}$和$b\bar b$的情况，对于质量低于约1 TeV的暗物质，这些约束可以排除热残余暗物质。
2018-03-30 astro-ph.HE hep-ph
Probing the coupling of heavy dark matter to nucleons by detecting neutrino signature from the Earth core
我们认为，从地核中探测中微子信号是探测重暗物质（$m_χ>10^{4}$ GeV）与核子耦合的理想方法。我们首先注意到，直接搜索暗物质（DM）在这样的质量范围内不提供严格的限制。此外，由于衰减效应，太阳内部DM湮灭产生的中微子能量在太阳表面不会超过几TeV。因此，失去了对重DM耦合的灵敏度。最后，星系晕中微子特征的探测只能探测DM湮灭截面。在介绍了我们的研究的基本原理之后，我们讨论了IceCube和KM 3 NeT中由地球捕获的比$10^{4}$ GeV重的DM湮灭产生的中微子通量所引起的事件率。给出了冰立方和KM 3 NeT在该质量范围内对自旋无关的DM-质子散射截面$σ_{χp}$和同位旋破坏效应的灵敏度。我们的研究结果的影响进行了讨论。
2014-04-02 hep-ph
