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
Solar Atmospheric Neutrinos and the Sensitivity Floor for Solar Dark Matter Annihilation Searches
宇宙射线在太阳大气中相互作用产生簇射，导致来自太阳的高能中微子流。这些形成了一个不可约的背景，间接太阳WIMP共湮灭搜索，寻找重暗物质粒子湮灭到含有中微子的太阳核心的最终状态。这种背景最终将为间接WIMP共湮灭搜索创造一个灵敏度下限，类似于低能太阳中微子相互作用对直接暗物质探测实验的影响。我们提出了一个新的计算太阳大气中微子通量的系统的不确定性固有的太阳大气簇射演化的详细治疗，我们用它来推导间接太阳WIMP湮灭分析的灵敏度地板。我们发现，地板在于小于一个数量级超出目前的实验限制自旋相关的WIMP质子截面的一些质点，和高能量的太阳大气中微子通量可以观察到的运行和未来的中微子望远镜。
2017-07-03 astro-ph.HE
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
Neutrino Topology Reconstruction at DUNE and Applications to Searches for Dark Matter Annihilation in the Sun
我们考虑了一种新的中微子能量和拓扑重建技术在DUNE。特别是，我们表明，当传入的中微子的方向是已知的，可以使用测量的方向传出轻子和强子粒子重建测量不佳的量，如强子级联能量。我们表明，这种替代技术产生的能量分辨率，这是目前的重建方法相媲美的总和测量的能量。作为一个概念的证明，我们应用这种新的重建方法在太阳中寻找暗物质湮灭。我们表明，使用来自轻子和强子相互作用产物的方向信息可以有效地拒绝背景并隔离信号，从而提供竞争敏感性。
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
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
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
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
Fermi-LAT Sensitivity to Dark Matter Annihilation in Via Lactea II Substructure
我们提出了一个费米伽马射线太空望远镜的能力，以检测暗物质湮灭信号的银河subhalos通过Lactea II N体模拟预测的研究。我们实现了一个改进的形式主义估计的升压因子需要考虑的影响，暗物质聚集的规模低于模拟的分辨率，我们将一个详细的蒙特卡罗模拟的响应费米-LAT望远镜，包括模拟其全天观测模式集成了十年的任务。我们发现，在速度平均截面为3*10^-26 cm ^3 s^-1的标准超对称模型中，对于质量高达150 GeV的WIMP，可以检测到一些具有大于5个标准差显著性的暗晕，并且可能与点源的外观有很大的偏差。
2010-06-08 astro-ph.HE
CALET's Sensitivity to Dark Matter Annihilation in the Galactic Halo
CALET（量热电子望远镜）于2015年8月安装在国际空间站上，直接测量电子+正电子宇宙射线通量高达20 TeV。它的质子排斥能力为1：10^5，孔径为1200 cm ^2 sr，即使在远高于1 TeV的情况下也能提供良好的统计数据，同时还具有2%的能量分辨率，这使它能够探测光谱中的精细结构。这种结构可能起源于暗物质湮灭或衰变，使得间接暗物质搜索成为CALET的主要科学目标之一，例如识别附近超新星遗迹的特征，研究重核光谱和伽马天文学。AMS-02关于正电子分数和总电子+正电子通量的最新结果可以用参数化拟合，包括单个脉冲星作为具有指数截止的额外幂律源，其发射等量的电子和正电子。正电子过剩的单脉冲星的情况下外推到TeV区域和预期的CALET数据，这种情况下进行了模拟。在此基础上，计算了CALET对星系晕中暗物质湮灭的敏感性。结果表明，CALET可以显着改善的限制相比，目前的数据，特别是对于那些暗物质候选人，具有大部分的湮灭直接进入电子+正电子，如LKP（Lixuria卡鲁扎-克莱因粒子）。
2015-10-12 astro-ph.HE
Accurate calculations of the WIMP halo around the Sun and prospects for its gamma-ray detection
银河系的弱相互作用大质量粒子（WIMP）可能会从太阳核散射到与太阳引力束缚的轨道上。一旦被束缚，WIMP就会通过在太阳中的反复散射而继续损失能量，最终导致完全陷入太阳内部。虽然束缚粒子数的密度在太阳中心最高，但在太阳内部唯一可观测到的WIMP湮灭信号是中微子。之前有人提出，虽然太阳外的WIMP密度低于太阳内部，但在太阳表面外的WIMP湮灭产生的伽马射线，在太阳周围的所谓WIMP晕中，可能更容易被检测到。在这里，我们重新审视这个问题，使用详细的蒙特卡罗模拟和详细的组成和结构信息的太阳，以估计的伽马射线通量的大小。与早期的简单估计相比，我们发现，来自太阳WIMP晕中WIMP湮灭的伽马射线通量可以忽略不计;目前或计划中的探测器都无法探测到这种通量。
2010-03-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Survey of the Sun in the Lake Baikal Neutrino Experiment
利用1998-2002年（1007个活日）NT 200数据样本，分析了贝加尔湖中微子实验中从黄道面到达的向上穿透μ子。我们从假设的WIMP暗物质粒子在太阳中心的湮灭过程中导出了μ子通量的上限。
2009-09-30 astro-ph.HE
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
Galactic Substructure and Energetic Neutrinos from the Sun and the Earth
我们考虑了银河系亚结构对被太阳和地球捕获的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）湮灭产生的高能中微子的影响。子结构引起随时间变化的俘获率，从而引起湮灭率随时间变化，并产生能量中微子通量。然而，在俘获率和湮灭率之间可能存在时滞。能量中微子流可能由太阳系过去轨道中的暗物质密度决定，而不是由局部密度决定。这种效应的特征可以从直接检测率与间接检测率的比值中寻找。
2009-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Effect of polarisation and choice of event generator on spectra from dark matter annihilations
如果要使用间接探测搜索来区分暗物质粒子模型，那么了解次级粒子（如中微子、带电反粒子和本地宇宙中暗物质湮灭产生的伽马射线）的预期能谱至关重要。在这项工作中，我们研究了事件发生器的选择和最终状态粒子的极化对这些预测的影响。对于各种湮灭通道和暗物质质量，我们比较了与Pythia 8和Herwig 7的所有上述二次粒子物种的产量。我们调查如何极化的最终状态可以改变这些结果，并做了广泛的研究如何极化可以影响预期的中微子通量从暗物质湮灭在太阳的中心。我们发现，事件发生器之间的差异是较大的强子最终产品，如反质子，比轻子最终产品的产量。关于极化，我们相反地发现轻子谱的最大差异。轻子光谱的巨大差异表明，在从太阳中的暗物质湮灭中寻找中微子时，包括极化效应的重要性。然而，我们发现这些差异最终会被太阳中中微子的传播效应所抵消。
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
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
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
First Search for Dark Matter Annihilation in the Sun Using the ANTARES Neutrino Telescope
利用ANTARES中微子望远镜在2007年和2008年期间记录的数据，对来自太阳方向的高能中微子进行了搜索。中微子选择标准的选择是为了最大限度地选择可能产生的信号，这些信号是积累在太阳中心的大质量弱相互作用粒子相对于大气背景的自湮灭产生的。在数据揭盲后，观测到的朝向太阳的中微子数量与背景预期相符。$90\%$ CL上限的自旋相关和自旋无关的WIMP质子截面的推导和比较两个超对称模型，CMSSM和MSSM-7的预测。ANTARES的限制与其他中微子天文台所获得的竞争力和更严格的比直接搜索实验所获得的自旋相关的WIMP质子截面。
2013-11-03 astro-ph.HE
Prospect for dark matter signatures from dwarf galaxies by LHAASO
大型高空空气簇射观测站（LHAASO）是下一代高能伽马射线和宇宙射线观测站，具有宽视场。它将以高灵敏度探测能量范围从300 GeV到1 PeV的伽马射线。因此，LHAASO在矮球状卫星星系（dSphs）中寻找暗物质（DM）自湮灭产生的高能γ射线是很有希望的，因为矮球状卫星星系是DM间接探测的理想目标。在这项工作中，我们调查的LHAASO DM自湮没签名的敏感性为19 dSphs，并考虑到空间DM分布的dSphs的不确定性。我们进行了联合似然分析的19 dSphs，发现LHAASO的DM湮灭截面的灵敏度将达到$\mathcal{O}(10^{-24})\sim \mathcal{O}(10^{-25})$厘米$^3$ s $^{-1}$在TeV以上的质量尺度的几个湮灭模式，这是大于典型的热遗迹截面的10至100倍。
2019-10-15 astro-ph.HE
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
A realistic assessment of the CTA sensitivity to dark matter annihilation
我们估计即将到来的CTA伽马射线望远镜DM湮灭在银河系中心的灵敏度，在许多重要的方式改进以前的分析。首先，我们对所有背景进行了详细的分析，包括在这种类型的研究中首次进行的漫射天体物理发射。其次，我们提出了一个统计框架，包括系统误差和估计随之而来的灵敏度下降。这些误差可能来自事件重建、有效面积的蒙特卡罗确定或大气条件的不确定性。第三，我们表明，执行一组适当优化的感兴趣的区域的分析，使其能够部分补偿系统学和漫发射引起的灵敏度下降。为了探测具有典型热湮灭截面的暗物质，CTA系统学就像在单个视场上接受的非均匀变化必须保持在0.3%的水平以下，除非银河系中心的暗物质密度比典型的Navarro-Frenk-White或Einasto轮廓所预测的更陡峭。对于收缩的$r^{-1.3}$配置文件，在1%的水平和系统学，CTA可以探测湮灭$b\bar{b}$在规范的热水平之间的暗物质质量为100 GeV和10 TeV。
2016-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New Sensitivity to Solar WIMP Annihilation using Low-Energy Neutrinos
太阳通过散射捕获的暗物质粒子可能会湮灭并产生中微子，然后逃逸。目前的研究是寻找在某些末态的快速衰变中产生的少数高能中微子。我们表明，在太阳介质中的相互作用导致大量的π介子几乎所有的最终状态。正的π介子和μ介子在静止时衰变，产生具有已知光谱的低能中微子，包括通过中微子混合产生的nuebar。我们证明了Super-Kamiokande可以提供一种新的自旋相关的WIMP-质子截面的探针。与其他方法相比，灵敏度是竞争性的，不确定性是互补性的。
2013-09-05 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Searching for 511 keV annihilation line emission from galactic compact objects with IBIS
INTEGRAL卫星上的IBIS成像仪，由于大视场和良好的灵敏度，为我们提供了一个独特的机会来搜索可能的511 keV点源，这些点源要么是以前未知的，要么与已知的物体有关，如X射线双星或超新星。IBIS在511 keV的灵敏度取决于在该能量下的伽马射线探测器量子效率和背景。这两个数量都是估计的。减少所有可用的IBIS数据到2008年4月，我们已经产生了一个5年的全天511千电子伏的地图与10毫秒曝光在银河系中心。我们在这个能量下没有发现任何明显的信号。511千电子伏的银河系点源的探测不足与银河系正电子的一个重要部分起源于致密天体，然后在星际介质中传播的想法是一致的。
2010-01-25 astro-ph.HE
Evaluating the Potential to Constrain Dark Matter Annihilation with Fermi-LAT Observations of Ultra-Faint Compact Stellar Systems
本研究利用Fermi-LAT 14.3年的伽马射线数据，分析26个银河系超暗致密恒星系统，未探测到显著辐射超额，推导得出其暗物质湮灭约束灵敏度可媲美已知矮椭球星系与银心观测，凸显了这类系统运动学研究的价值。
2024-12-12 astro-ph.HE
Inverse Compton gamma-rays from Galactic dark matter annihilation: Anisotropy signatures
来自湮灭暗物质的高能电子和正电子可以通过星际辐射场的逆康普顿散射在漫射伽马射线通量上留下独特的角各向异性。我们开发了一个数值计算工具，可以计算在光滑的主晕和质量低至10^（-6）M_sun的子结构晕中产生的电子和正电子的γ射线辐射。我们发现，逆康普顿散射的角功率谱是指数抑制的角度尺度下的电子和正电子的扩散长度确定。我们还发现，总流量和角功率谱的形状敏感地依赖于银河系中的暗晕的空间分布。最后，从光滑的主机晕组件的伽玛射线平均强度的贡献是可以忽略不计的小subhalos相比。
2011-02-09 astro-ph.HE
Neutrino constraints on inelastic dark matter captured in the Sun
本文研究太阳捕获的非弹性暗物质湮灭产生的中微子，发现大型地下中微子实验（如DUNE）在特定参数空间（轻夸克通道）比直接探测更灵敏，为探测此类暗物质提供新途径。
2023-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Faint Dark Matter Annihilation Signals and the Milky Way's Supermassive Black Hole
一个广泛的机制预测当今的s波暗物质（DM）湮灭截面的数量级低于目前的实验灵敏度。我们探讨了银河系的超大质量黑洞周围的DM密度尖峰探测DM湮灭这样微弱的信号的能力，考虑一系列可能的尖峰和晕分布。作为一个具有抑制的s波湮灭截面的理论的范例，我们考虑了DM的隐藏扇区轴子门户模型。在这个模型中，早期宇宙湮灭截面的主要贡献是p波，而s波湮灭发生在耦合常数的高阶。我们提供了一个统一的治疗DM冻结在这个模型中，包括s-和p-波湮灭和分析确定的光子光谱占主导地位的DM湮灭过程中，在宇宙中的今天。我们发现费米和H.E.S.S.银河系中心的观测在很宽的参数空间范围内对这个模型提供了极好的灵敏度，前景敏感地取决于DM尖峰和中心晕的性质。
2020-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of CTA to dark matter signals from the Galactic Center
银河系中心是用伽马射线间接探测暗物质最有希望的目标之一。我们调查即将到来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）的暗物质湮灭和衰变在银河系中心的敏感性。由于银河系的暗物质晕的内部密度分布是不确定的，我们研究了银河系密度分布的斜率，向内的太阳，探测暗物质信号与CTA的前景的影响。我们发现CTA对湮灭信号的灵敏度强烈依赖于内部轮廓斜率，而在暗物质衰变的情况下，这种依赖性更为温和。令人惊讶的是，我们发现，信号和背景区域的最佳选择几乎是独立的假设的密度分布。对于基准的Navarro-Frenk-White配置文件的情况下，我们发现，CTA将能够探测湮灭截面远低于规范的热遗迹值的暗物质质量从几十个GeV到$\sim 5$ TeV的湮灭$τ^{+}τ^{-}$，并将实现只有稍微弱的灵敏度为$b\bar{b}$或$μ^{+}μ^{-}$湮灭。CTA将显著提高对$\sim 100$ GeV以上质量的暗物质湮灭信号的电流灵敏度，覆盖与费米大面积望远镜搜索所探测的参数空间互补的参数空间。将宇宙射线电子和正电子光谱中的明显过剩解释为暗物质衰变的信号，也可以用银河系中心的CTA观测来检验。我们表明，无论是湮灭和衰变，包括光谱信息的硬通道（如$μ^{+}μ^{-}$和$τ^{+}τ^{-}$）导致增强的灵敏度暗物质质量以上$m_{\rm DM}\sim 200$ GeV。
2014-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A Solar System Test of Self-Interacting Dark Matter
暗物质（DM）自相互作用对太阳和地球中DM的引力捕获的影响不同，这是两个势阱中碰撞的不同运动学的简单结果：太阳中自相互作用的主导效应是提供额外的捕获通道，而地球中的主导效应是喷射先前捕获的DM。我们指出，这个简单的观测可以用来推断DM自相互作用的存在，通过比较的DM引力束缚在太阳和地球的湮灭率。我们计算太阳和地球湮灭通量DM与自旋无关的核横截面和热湮灭横截面，并证明，对于直接检测允许的横截面，自相互作用可以很容易地抑制预期的地球通量的多个数量级。这种抑制是潜在的显着的，即使是自相互作用截面的数量级低于子弹星系团的界限，使这个太阳系的比较领先的测试暗物质自相互作用。此外，我们认为热化的捕获DM人口与核的捕获机构的一些细节，占核和自我相互作用，并指出一些相应的和广泛适用的考虑。
2019-06-12 astro-ph.HE hep-ph
Strategies for the Detection of Gamma Rays from Dark Matter Annihilation Towards the Galactic Center Region with the High Energy Stereoscopic System
银河系暗物质晕的中心区域是寻找粒子暗物质湮灭信号的一个有希望的目标。H.E.S.S.协作已经发表了一项对源自银河系中心区域湮灭的暗物质粒子的光子通量的搜索。没有观察到显着的过剩和上限的速度平均暗物质自湮没截面。这些限制排除了$\sim 1$ TeV到$\sim 4$ TeV质量范围内的暗物质粒子的自湮灭，其速度平均湮灭截面大于$\sim 3\cdot 10^{-25}\:\mathrm{cm^3/s}$，即比热遗迹暗物质粒子的预测高出大约一个数量级。详细和现实的Monte Carlo研究的新策略的搜索粒子暗物质湮灭信号从银河系暗物质晕与高能立体系统和不同的实验方法的灵敏度进行了比较。
2013-03-05 astro-ph.HE
Limits on Dark Matter Annihilation in the Sun using the ANTARES Neutrino Telescope
利用ANTARES中微子望远镜从2007年到2012年记录的数据，对太阳中源自暗物质湮灭的μ子中微子进行了搜索。为了获得最好的可能的灵敏度，暗物质信号，事件选择标准的优化进行考虑到背景的大气μ子，大气中微子和预期的中微子信号的能谱。未观察到显著超过背景的过量，并且$90\%$ C.L.在中微子通量上限的基础上，导出了质量从$ \rm 50$ GeV到$\rm 5$ TeV的WIMP湮灭通道$\rm WIMP + WIMP \to b \bar b, W^+ W^-$和$\rm τ^+ τ^-$的自旋相关和自旋无关的WIMP-核子截面.
2016-05-09 astro-ph.HE hep-ex
Multi-Component Dark Matter Systems and Their Observation Prospects
在一个三分量的暗物质系统中，除了考虑标准的暗物质湮灭外，还考虑了暗物质粒子的转换和半湮灭。我们发现DM的残余丰度对这些非标准DM湮灭过程非常敏感，这是最近发现的双组分DM系统。为了考虑一个三分量DM系统的具体模型，我们在Ma的辐射跷跷板模型中加入一个Majorana费米子χ和一个实标量玻色子χ，得到一个Z_2 \times Z '_2 DM稳定对称性，其中DM粒子是惰性的希格斯玻色子玻色子，χ和χ。它示出了如何允许的参数空间，以前获得的情况下的χ和χ，变化。这个模型中的半湮灭过程产生单色中微子。估计了冰立方对这些来自太阳的单色中微子的观测率。来自太阳的高能单色中微子的观测可能表明一个多组分DM系统。
2012-12-07 astro-ph.HE hep-ph
Improving the Sensitivity of Gamma-Ray Telescopes to Dark Matter Annihilation in Dwarf Spheroidal Galaxies
费米-LAT合作研究了矮球状星系堆叠群体的伽马射线发射，并利用这些信息对暗物质湮灭截面进行了限制。有趣的是，他们的分析发现了一个超额的检验统计量（TS）为8.7。如果简单地解释，相对于其背景模型的预期，这构成了2.95 sigma局部超额（p值=0.003）。为了进一步验证这一解释，费米-LAT团队研究了大量的空白天空位置，发现TS>8.7的超额比他们的背景模型预测的更常见，将其矮超额的显著性降低到2.2 sigma（p值=0.027）。我们认为，这些TS>8.7的空白天空位置主要是未解决的耀变体，射电星系和恒星形成星系的结果，并表明多波长信息可以用来减少这些来源污染的程度，否则空白的天空。特别是，我们表明，位于1度内的BZCAT或CRATES目录中包含的源的天空的掩蔽区域减少了TS>8.7的空白天空位置的分数超过两个因素。考虑到这样的多波长信息，可以使费米等实验更好地描述其背景，并提高其对矮星系中暗物质的敏感性，其中最重要的是在很大程度上没有受到未解决的点源的污染。我们还注意到，对于暗物质质量和湮灭截面的范围目前正在测试的矮球状星系的研究，模拟预测，费米应该能够检测到显着数量的暗物质subhalos。这些subhalos构成了人口的亚阈值伽马射线点源，并代表了一个不可减少的背景搜索的暗物质湮灭在矮星系。
2014-09-04 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
Search for neutrino emission from relic dark matter in the Sun with the Baikal NT200 detector
我们分析了贝加尔湖中微子望远镜NT200在2.76年的寿命时间所采取的数据集。分析的目标是寻找太阳中心暗物质湮灭产生的中微子。除了传统的湮灭通道$b\bar{b}$，$W^+W^-$和$τ^+τ^-$，我们还考虑了暗物质粒子湮灭为单色中微子。从没有任何多余的事件从太阳的方向超过预期的背景下，我们从太阳的μ子和μ子中微子的通量，以及暗物质散射质子的弹性截面上得到90%的上限。
2014-08-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
High-Energy Neutrinos From Dark Matter Particle Self-Capture Within the Sun
被困在太阳内部的暗物质粒子湮灭产生的高能中微子的潜在通量被用来间接限制粒子暗物质。在大多数模型中，暗物质的相互作用很弱，但在几种情况下，已经提出了一种具有大截面的暗物质粒子与自身弹性散射的可能性。我研究的后果，这种暗物质自我相互作用的高能量中微子流量从湮灭在太阳内。这种自相互作用可以使光环中的暗物质通过散射之前在太阳内捕获的暗物质而被捕获在太阳内。在参数空间的可接受和可访问区域中，这种影响是不可忽略的。在参数空间的广阔区域中，可以实现预测的太阳高能中微子通量的百分之几十到几百的增强。在可行参数空间的极端区域中可以实现大到几百倍的增强。大的增强要求暗物质湮灭的截面相对较小，sigma*v <~ 10^-27 cm^3/s。这种现象很有趣。首先，自捕获对于地球来说可以忽略不计，因此暗物质的自相互作用破坏了太阳和地球中微子信号之间的对应关系。同样，原子核上散射截面的间接和直接探测限之间的对应关系也被自相互作用打破。这些破碎的对应性可能表明了强的暗物质自相互作用。在某些情况下，自俘获可以导致在参数空间的区域中可观察到的间接信号，在这些区域中，来自直接检测的对暗物质-核子截面的限制将指示不应该观察到这样的信号。
2009-07-31 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
The distribution of inelastic dark matter in the Sun
如果暗物质是由新的粒子组成的，这些粒子可能在与太阳中的原子核散射后被捕获，通过额外的散射热化，最后湮灭成可以在地球上检测到的中微子。如果暗物质非弹性散射成稍重的（$\mathcal{O} (10-100)$ keV）状态，则不清楚热化是否发生。一个问题是，从较低质量状态的向上散射可能在运动学上被禁止，此时热化过程有效地停止。由于向下散射，预计蒸发速率也会更大。在这项工作中，我们执行的捕获和热化过程的数值模拟，以研究的暗物质分布的演变。然后，我们计算和比较湮灭率与通常假设的麦克斯韦-玻尔兹曼分布。我们还检查捕获和湮灭之间的平衡是否达到，并发现这一假设肯定打破了探索的参数空间的一部分。我们还发现，蒸发引起的向下散射是不是有效地减少总的暗物质丰度。
2019-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to the detection of a dark matter signal in comparison to direct detection and collider experiments
对$\sim50$ GeV以上的暗物质（DM）湮灭产生的潜在$γ$射线信号敏感的成像大气切伦科夫望远镜（IACT）将很快被切伦科夫望远镜阵列（CTA）所取代。CTA的点源灵敏度将比目前运行的IACT好一个数量级，并将覆盖20 GeV至300 TeV的广泛能量范围。使用有效场论和简化模型来计算DM湮灭产生的$γ$射线谱，我们比较了约束这种模型的前景与CTA观测银河系中心与当前和不久的将来测量在大型强子对撞机（LHC）和直接探测实验。对于通过矢量或赝标量耦合的DM湮灭，CTA观测将能够探测LHC无法达到的DM模型，并且，如果DM通过赝标量粒子与标准费米子耦合，则超出当前直接探测实验的限制。
2017-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Distinctive signals of boosted dark matter from its semi-annihilation
暗物质可以通过各种机制来增强，这些机制可能会产生与典型暗物质不同的特征信号。我们表明，半湮灭$χχ\to\barχν$产生的信号是不同于其他半湮灭和标准的暗物质湮灭过程。由于半湮灭过程产生的助推暗物质被视为高能中微子，因此暗物质和伴随的中微子的总通量在接近暗物质质量的能量上产生双峰。我们表明，这将是可能的，以检测这两个粒子在太阳使用未来的大容量中微子探测器，如深地下中微子实验和超神冈。
2022-01-19 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Sensitivity of Baikal-GVD neutrino telescope to neutrino emission toward the center of Galactic dark matter halo
本文分析了银河系中心暗物质湮灭或衰变产生的中微子信号的灵敏度。预期的界限上的暗物质湮灭截面和它的寿命被发现几个湮灭/衰变通道。
2014-12-11 astro-ph.HE hep-ph
Solar Gamma Ray Constraints on Dark Matter Annihilation to Secluded Mediators
我们认为间接检测的暗物质是在太阳中捕获，随后湮灭的长寿暗介质。如果这些介质在衰变之前逃离太阳，它们可以通过介质直接衰变为光子或通过介质衰变产物的韧致辐射和强子化产生引人注目的伽马射线信号。使用最近的测量从HAWC天文台，我们确定模型独立的限制重暗物质的数量级更强大的比直接检测实验，自旋相关和自旋无关的散射。我们还考虑了一个很好的动机模型，其中费米暗物质湮灭暗光子。对于这样一个现实的情况下，太阳伽马射线约束的强度降低，相比理想的情况下，因为暗物质捕获截面和介质寿命相关。尽管如此，太阳伽马射线的约束使我们能够排除以前不受约束的暗光子参数空间的区域。
2021-09-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Proton annihilation at hadron colliders and Kamioka: high-energy versus high-luminosity
我们研究了质子湮灭为双轻子的模型和前景，这是一个违反重子和轻子数各两的过程。我们确定，目前超级神冈会把最严厉的限制在$pp \rightarrow \ell^+ \ell^+$，排除新的物理低于$\sim 1.6$ TeV的规模。我们也发现现在和未来的强子对撞机对这些过程的敏感性。虽然8 TeV的LHC数据排除了$\sim 800$ GeV以下的新物理，但14 TeV的LHC运行的范围是$\sim 1.8$ TeV，使其与超级神冈的灵敏度相当。另一方面，100 TeV的质子-质子对撞机将对高达10 TeV的质子湮灭敏感，使其远远超过Super-Kamiokande的范围和Hyper-Kamiokande预计的2 TeV范围。来自中子星观测和宇宙学演化的约束是不竞争的。因此，虽然高亮度水切伦科夫实验目前把重子和轻子数违反的领先界限，下一代高能强子对撞机将开始超越他们的灵敏度，一些$B/L$违反过程。
2014-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Gamma-rays from dark matter annihilations strongly constrain the substructure in halos
最近的研究表明，来自暗物质（DM）湮灭的电子和正电子与费米、PAMELA和HESS的数据非常吻合。使用这个DM模型，它需要增强的湮灭截面超过其标准值，以匹配的意见，我们表明，它立即意味着费米望远镜从附近的星系团，如室女座和天炉座的可观测水平的伽马射线发射。我们发现，这个DM模型意味着一个特殊的功能，从最终状态辐射是一个独特的签名DM。利用EGRET对室女座伽马射线发射的上限，我们将暗物质晕内部子结构的最小质量限制为> 5 × 10 ^-3 M_sun --比冷暗物质的预期值大约大4个数量级。这将线性物质功率谱中的截止尺度限制为k < 35/kpc，这可以通过例如，温暖的暗物质。在不久的将来，费米观测将强烈地限制最小质量为> 10^3 M_sun：如果真正的子结构截断值比这个小得多，那么费米/PAMELA/HESS数据的DM解释一定是错误的。为了解决天体物理前景的问题，我们进行了高分辨率，宇宙学模拟的星系团，包括现实的宇宙射线（CR）物理。我们计算了强子CR相互作用产生的主要γ射线发射信号，发现它遵循一个普遍的频谱和空间分布。如果我们忽略异常增强因子，并假设截面和最小次晕质量的标准值，DM的相同模型预测DM湮灭和CR相互作用的伽马射线发射的可比水平。这表明谱减法技术可以应用于检测湮灭信号。
2009-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
CTA Sensitivity on TeV scale Dark Matter Models with Complementary Limits from Direct Detection
随着对撞机物理和直接探测实验的压力越来越大，TeV尺度暗物质的粒子物理模型越来越受到人们的关注。在这项工作中，我们考虑两种实现的类标量门户暗物质的情况下-逆跷跷板模型和惰性偶极子模型。切伦科夫望远镜阵列（CTA）的观测非常高的能量$γ$射线从暗物质湮灭在这些模型的背景下模拟天龙座和玉夫座矮球状星系，后来使用ctools分析。我们研究了CTA的潜在的5 $σ$探测的暗物质湮灭信号。在没有信号的情况下，我们还得到了2 $σ$上限的湮灭截面。我们将我们的CTA预测灵敏度与下一代直接检测实验（即XENONNT）的预测灵敏度进行比较。尽管CTA的极限与前几代$γ$射线实验相比有了显著的提高，但对于所考虑的目标，它们仍然比热遗迹截面高$\sim2$个数量级。在逆跷跷板模型的情况下，来自未来直接检测实验XENONNT的约束比CTA灵敏度弱得多，而对于惰性双重模型，XENONNT给出的约束比CTA极限强一个数量级。
2022-05-27 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for a Dark Matter annihilation signal towards the Sagittarius dwarf galaxy with ground based Cherenkov telescopes
矮星系被广泛认为是利用高能伽马射线间接搜索暗物质的最佳目标之一;事实上，这些物体的伽马射线发射长期以来一直是地面大气切伦科夫望远镜详细研究的对象。在这里，我们更新目前的排斥限制获得最近的矮，人马座矮星系，在最近的现实暗物质晕模型。的速度加权湮没截面的暗物质粒子的约束是几个10 $^{-23}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$在TeV的能量范围内为50小时的曝光。这些限制被外推到未来切伦科夫望远镜阵列的灵敏度。在200 h的观察时间内，95% C. L.达到10 $^{-25}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$。研究了人马座矮星中隐藏的γ射线源可能的天体物理背景。结果表明，在足够长的观测时间内，人马座矮星系内球状星团毫秒双星的γ射线背景可能会限制对暗物质湮灭的敏感性。
2011-11-24 astro-ph.HE hep-ex
