AMS-02 Positron Excess and Indirect Detection of Three-body Decaying Dark Matter
我们考虑间接探测亚稳态暗物质粒子衰变为一个稳定的中性粒子和一对标准模型费米子。由于三体衰变的能谱较软，这些模型可能解释AMS-02正电子过剩，而不受费米-LAT伽马射线数据和宇宙射线反质子测量的限制。我们仔细研究了不同的最终状态费米子，特别注意宇宙射线背景的处理，包括宇宙射线传播的帮助下，\textsc{LikeDM}包的各种贡献。结果发现，初级衰变成一个电子-正电子对和一个稳定的中性粒子可以引起AMS-02的正电子过剩，同时，对伽马射线和反质子的约束保持毫发无损。根据传播模型，衰变到μ子对或混合味电子-μ子对也可能是可行的。衰变到所有其他标准模型费米子是非常不利的。
2017-03-15 astro-ph.HE hep-ph
AMS02 positron excess from decaying fermion DM with local dark gauge symmetry
PAMELA、Fermi和AMS02观测到的正电子过剩可能是由于暗物质（DM）对湮灭或主要衰变为μ子。在本文中，我们考虑了一个方案，热费米子DM（$χ$）与质量$\sim O(1-2)$ TeV衰变为暗希格斯（$ϕ$）和一个活跃的中微子（$ν_a$），而不是SM希格斯玻色子和$ν_a$。我们首先提出了一个可重整化的局部暗$U(1)_X$规范对称性模型，其中的DM $χ$可以热化的希格斯门和规范动力学混合的情况下。假设暗希格斯粒子（$ϕ$）的质量在$2 m_μ< m_ϕ< 2 m_{π^0}$的范围内，正电子过剩可以以自然的方式拟合，而不会与反质子和伽马射线通量或直接探测实验的约束相冲突。同样有了这样一个亮暗的希格斯粒子，DM的自相互作用可以得到一定程度的增强，CDM范式中的三个难题也可以得到一定程度的缓解。
2015-01-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
eXTP perspectives for the $ν$MSM sterile neutrino dark matter model
我们讨论了潜在的eXTP X射线望远镜，特别是它的光谱聚焦阵列（SFA），大面积探测器（LAD）和宽视场监视器（WFM）的信号从千电子伏级衰变暗物质的检测。我们表明，eXTP的灵敏度是足够的，以改善现有的限制中微子的混合角的最小扩展的标准模型（$ν$ MSM）的一个因素5-10内的暗物质质量范围2-50千电子伏，假设1%的系统不确定性。我们断言，eXTP将能够探测以前无法访问的$ν$ MSM参数范围，并作为雅典娜任务在衰减暗物质搜索的先驱。
2020-05-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Sterile Neutrinos from Dark Matter: A $ν$ Nightmare?
我们提供了一个全面的研究可观察到的光谱从暗物质对湮灭或衰变成不育（右手）中微子。例如，在中微子入口暗物质模型中，无菌中微子充当了暗物质和标准模型扇区之间的入口。右手中微子随后的衰变产生了可探测的标准模型粒子，特别是光子、正电子和中微子。我们研究的现象模型的右手中微子质量低于GeV规模，以及模型，他们在，或显着重于TeV规模。在这两种情况下，由于不同的原因，包括蒙特卡罗模拟在内的标准工具既不充分又不准确。我们提出了一个完整的框架来计算右手中微子衰变的相关分支比和次级光子，正电子和中微子的光谱范围广泛的暗物质和右手中微子的质量。我们讨论了这些信号的一般特征，并将光谱与暗物质湮灭/衰变成底夸克的标准信号进行了比较。此外，我们还提供了可用于计算此类光谱的开源代码1。该代码可在https://github.com/LoganAMorrison/blackthorn上获得。
2022-11-11 astro-ph.HE hep-ph
Searching for keV Sterile Neutrino Dark Matter with X-ray Microcalorimeter Sounding Rockets
亚轨道探空火箭上的高分辨率X射线光谱仪可以搜索产生X射线线的暗物质候选者，例如衰变的keV级无菌中微子。即使曝光时间和有效面积远小于XMM-Newton和Chandra观测，使用探空火箭进行的高分辨率、宽视场观测对衰变无菌中微子也具有竞争性的敏感性。我们分析了2011年由X射线量子量热仪观测到的一个子集，该仪器位于银河系坐标l = 165，b = -5，有效曝光时间为106秒，得到了7 keV中微子在95% CL时的无菌中微子混合角极限sin ^2（2 θ）<7. 2 e-10。在95\% CL下，通过Micro-X仪器对银河系中心进行300秒的观测，可以在sin ^2（2 θ）~ 2.1 e-11水平上获得更高的灵敏度，这为星系团中3.56 keV的多余中微子的无菌中微子解释提供了一个明确的检验。
2015-06-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
In-flight positron annihilation as a probe of feebly interacting particles
本文利用超新星中重弱相互作用粒子衰变产生的正电子飞行中湮灭信号，结合COMPTEL和EGRET数据，对类轴子粒子、惰性中微子和暗光子的电子耦合给出了比现有界限强一至两个数量级的最严格限制。
2025-05-06 astro-ph.HE hep-ph hep-th
$γ$ rays from in-flight positron annihilation as a probe of new physics
本研究利用正电子飞行中湮灭产生的$γ$射线，结合空间望远镜观测数据，对亲电子弱相互作用粒子等新物理候选体设定了更严格的约束，证明该方法是新物理研究的有效探针。
2024-05-14 astro-ph.HE hep-ph
Late decaying 2-component dark matter scenario as an explanation of the AMS-02 positron excess
PAMELA和AMS-02实验测量的正电子通量长期存在的异常可能由暗物质（DM）湮灭来解释。这种情况通常需要一个大的“助推因子”，以符合热遗迹暗物质候选人通过冻结。然而，这样的解释是不赞成的约束，从宇宙微波背景辐射的观测能量沉积在重组的时代。我们讨论了一种称为晚期衰变双组分暗物质（LD 2DM）的方案，其中整个DM由两个半简并物种组成。在这个框架内，较重的物质在早期宇宙中作为热遗迹产生，并在宇宙学时间尺度上衰变为较轻的物质。因此，较轻的物种成为今天居住在宇宙中的DM。我们发现，通过这种非热机制产生的具有增强截面的较轻DM物种的湮灭可以解释所观察到的AMS-02正电子通量，同时避免CMB约束。观测到的DM遗迹密度也可以用简单的s波湮灭截面正确地再现。我们证明，该方案是安全的，从CMB的约束晚时间的能量沉积在宇宙的“黑暗时代”。有趣的是，结构形成的限制迫使我们考虑两个暗物质物种之间的小质量分裂。我们探索可能的宇宙学和粒子物理学的签名在一个玩具模型，实现这一场景。
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
THESEUS Insights into ALP, Dark Photon and Sterile Neutrino Dark Matter
通过一系列的模拟观测，我们调查的能力，即将到来的THESEUS任务上的仪器检测的特征信号从衰变暗物质（DM）在keV-MeV的能量范围。我们的研究集中在三个研究良好的标准模型扩展托管类轴子粒子，暗光子，和不育中微子DM候选人。我们表明，由于THESEUS的X和伽马成像光谱仪（XGIS）仪器的灵敏度，现有的限制暗物质参数可以提高到300倍，这取决于所考虑的DM模型，并假设系统的不确定性为零。我们还表明，即使是最低水平的系统不确定性的1%，可能会损害潜在的限制一到两个数量级。我们认为，尽管如此，THESEUS施加的限制将大大优于现有的限制，并将很好地补充即将到来的任务，如eXTP和雅典娜的限制。最终，THESEUS和未来任务所施加的限制将确保衰减DM模型的参数空间的鲁棒性和全面性，从而能够检测到暗物质或显著改善相关限制。
2020-10-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Galactic Signatures of Decaying Dark Matter
如果暗物质衰变为电子和正电子，它会影响银河系的无线电发射和当地的宇宙射线通量。我们提出了一个新的，更一般的分析约束暗物质。通过将特定的暗物质衰变谱与响应函数进行卷积，可以获得任何衰变暗物质模型的约束。我们从408 MHz，1.42 GHz和23 GHz的全天空无线电调查，以及从PAMELA最近报道的正电子通量得到这个响应函数。我们讨论了天体物理的不确定性的影响，如从传播和从配置文件的暗物质和银河系磁场的响应函数。作为一个应用，我们发现，一些广泛使用的暗物质衰变的情况下，可以排除在适度的假设。
2009-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Constraining Decaying Dark Matter with Fermi LAT Gamma-rays
来自衰变中的暗物质的高能电子和正电子可以通过星际辐射场中的低能光子的逆康普顿产生显著的伽马射线通量。这种可能性是不可避免地与暗物质的解释所观察到的PAMELA和费米过剩。本文的目的是提供一个简单而通用的方法来约束暗物质模型，产生电子和正电子在其衰变使用费米LAT γ射线观测在0.5 GeV和300 GeV之间的能量范围。我们提供了一组通用的响应函数，一旦卷积与特定的暗物质模型产生所需的约束。我们的响应函数包含所有的天体物理输入，如电子在星系中的传播，暗物质配置文件，已知的起源，和费米LAT数据的伽马射线通量。我们研究的不确定性，在确定的响应函数，并将它们施加到一些特定的暗物质衰变模型，可以很好地拟合PAMELA和费米LAT观测到的正电子和电子通量的约束。为此，我们也考虑到即时辐射的暗物质衰变。我们发现，根据现有的数据，衰变的暗物质不能被排除为PAMELA正电子过剩的来源。
2010-04-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Decaying Dark Matter in Supersymmetric SU(5) Models
受到帕梅拉、费米和H.E.S.S.最近的观察的启发，我们在超对称SU（5）大统一理论的框架下研究了暗物质的衰变。SU（5）单态S被认为是暗物质的主要成分，它通过被大统一尺度抑制的六维算符衰变为可见粒子。在一定条件下，S衰变为一对具有普适耦合的slepton。随后，电子和正电子从这些slepton的级联衰变中产生。这些级联衰变链平滑的电子/正电子光谱，自然允许一个很好的配合费米LAT数据。PAMELA观测到的正电子分数上升可以同时再现。我们还计算了由于电子/正电子过剩的扩散γ射线谱，并将它们与在0<1 <360，10< |b| <20的区域内从0.1 GeV到10 GeV的初步费米LAT数据进行了比较。能量超过100 GeV的光子谱，主要来自终态辐射，可能在不久的将来被检查。
2010-04-07 astro-ph.HE hep-ph
Toward the full test of the nuMSM sterile neutrino dark matter model with Athena
我们讨论了雅典娜X射线望远镜的潜力，特别是其X射线积分场单元（X-IFU），用于检测质量在千电子伏范围内的轻质衰减暗物质的信号。我们表明，高能量分辨率和大收集面积的X-IFU将提供一个灵敏度的改善，这将是足够的中微子最小扩展的标准模型（nuMSM）的全面测试。利用X-IFU在矮球状星系光谱中寻找暗物质不育中微子衰变产生的窄谱线，将探索最轻的nuMSM不育中微子的全允许范围质量和混合角，从而找到暗物质信号或排除nuMSM模型。
2016-03-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
High Energy Cosmic Rays from Decaying Supersymmetric Dark Matter
受最近PAMELA和ATIC结果的启发，我们计算了最轻超粒子（LSP）暗物质衰变的电子和正电子通量。我们假设LSP是暗物质的主要成分，并考虑R宇称被非常弱地破坏的情况，使得LSP的寿命变为10^26秒的量级。我们将看到，在这样选择寿命的情况下，衰变产生的宇宙射线电子和正电子可能是PAMELA和ATIC观测到的异常电子和正电子通量的来源。我们考虑的可能性，LSP是引力子，最轻的中性中微子，标量中微子，并讨论如何产生的通量依赖于暗物质模型。我们还讨论了γ射线和反质子的通量，并表明这些通量可以与PAMELA和ATIC异常解释的参数区域的观测值相一致。
2009-05-27 astro-ph.HE hep-ph
Decaying Fermionic Dark Matter Search with CALET
基于ISS的CALET（CALorimetric Electron Telescope）探测器可以在间接寻找暗物质（DM）中发挥重要作用，首次直接测量TeV区域的电子+正电子通量。它具有近似$2\%$的能量分辨率和良好的质子排斥比（$1:10^5$），具有在宇宙线（CR）电子谱中寻找精细结构的潜力。在这种情况下，我们讨论的能力CALET辨别来自天体物理源和DM衰变或湮灭之间的信号。我们适合的参数化的本地星际电子和正电子光谱到目前的测量，无论是脉冲星或3体衰变的费米子DM作为额外的源，导致正电子过剩。预计CALET数据的情况下，DM衰变解释过量的计算和分析。从这个特定的三体DM衰变，可以解释最近的测量从AMS $-02$实验的信号被证明是区别于一个单一的脉冲星源，导致正电子过剩的5年的观测与CALET，根据光谱的形状。我们还研究了银河系外弥漫$γ$ -射线数据的限制，这DM唯一的解释的正电子过剩，并表明，特别是对于可能剩余的参数空间中的CR电子光谱存在一个明确的可识别的签名。
2017-05-09 astro-ph.HE
Limits from the grave: resurrecting Hitomi for decaying dark matter and forecasting leading sensitivity for XRISM
本文利用Hitomi档案空白天空数据显著提升了对银河系内衰变暗物质的搜寻灵敏度，并预测XRISM全任务将在1–20 keV质量范围取得领先灵敏度。
2023-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Has AMS-02 Observed Two-Component Dark Matter?
有令人信服的观测证据表明，在能量大于$\sim 10$ ~GeV的宇宙射线中，正电子与电子的比率在增加，这与次级正电子产生的预期不符。最新的AMS-02数据表现出一个有趣的光谱特征，包括在$300$ ~GeV附近的能量的隆起，然后在$\sim 800$ ~GeV附近的下降。对最新数据的一种可能解释是，多余的正电子来自衰变的暗物质。在这里，我们表明，模型组成的两个暗物质粒子物种同样有助于全球宇宙学暗物质密度提供了惊人的良好拟合的数据。最适合$χ^2/d.o.f \sim 0.5$的模型包括第一个粒子，其质量为$750$ ~GeV，以$τ_χ\sim 10^{26}$ ~s的寿命衰变为$τ$轻子对（或者衰变为一对矢量玻色子，随后每个玻色子衰变为$τ$对），第二个粒子质量约为2.3 TeV，衰变为$μ$轻子对。我们为这种情况提供了一些可能的具体实现。
2019-03-18 astro-ph.HE hep-ph
511 keV line constraints on feebly interacting particles from supernovae
核心坍缩超新星（SNe）可以大量产生质量为O（10-100）MeV的弱相互作用粒子。在本文中，我们考虑的情况下，MeV的不育中微子和暗光子混合的普通中微子和光子，分别。此外，无菌中微子和暗光子都可能在到达地球的途中衰变为正电子。这些正电子会在银河系介质中与电子湮灭，并对511 keV谱线中的光子通量做出贡献。使用SPI（SPectrometer on INTEGRAL）观测这条谱线，将这些粒子的混合参数的界限提高了几个数量级，低于SN 1987 A能量损失参数已经排除的范围。
2022-03-29 astro-ph.HE hep-ph
A deep search for decaying dark matter with XMM-Newton blank-sky observations
质量在keV范围内的无菌中微子是标准模型的良好扩展，可以解释观测到的中微子质量，同时也构成了宇宙的暗物质（DM）。如果无菌中微子是DM，那么它们可能会慢慢衰变为活性中微子和光子，从而有可能通过天体物理X射线数据集中的窄光谱特征来检测它们。在这项工作中，我们执行最敏感的搜索，以日期为这个和其他衰变DM的情况下，在质量范围从5至16千电子伏，使用档案XMM-牛顿数据。我们减少547 Ms的数据从MOS和PN仪器使用整个天空的观测，然后使用这些数据来寻找DM衰变的证据在银河系的环境晕。我们用远离银河系中心的数据确定仪器和天体物理基线，并使用高斯过程建模来捕获额外的连续背景贡献。没有证据表明，无关联的X射线线，导致我们产生最强的约束，以日期在此质量范围内的衰变DM。
2021-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New Constraints on Decaying Dark Matter from INTEGRAL/SPI
基于近20年的数据收集的高分辨率光谱仪SPI板上的国际伽玛射线天体物理实验室（INTEGRAL），我们目前的约束条件的衰减暗物质粒子经历衰变成两个机构，其中至少有一个是光子，表现出自己通过一个狭窄的线状光谱特征。我们对银河系观测的开-关类型分析使我们能够将质量为$40\,\text{keV}\,<\,M_{\text{DM}}\,<\,14\,\text{MeV}$的DM粒子的寿命限制为$\gtrsim 10^{20}-10^{21}$年。在这个质量范围内，我们的分析还揭示了在$\geq 3σ$意义上检测到的32条线状特征，其中29条与已知的仪器和天体物理线相吻合。特别是，我们报告的检测的电子正电子湮没（511千电子伏）和$^{26}$铝（1809千电子伏）线的空间分布与文献中以前的结果一致。对于特定的情况下，不育中微子DM，我们报告的限制作为不育中微子质量的函数的混合角。我们讨论了系统的不确定性连接到强时变的INTEGRAL/SPI仪器的背景，以及连接到MW DM密度分布测量的不确定性对导出的结果的主导影响。
2023-01-25 astro-ph.HE hep-ph hep-th
High Energy Positrons and Gamma Radiation from Decaying Constituents of a two-component Dark Atom Model
我们研究的两个组件的暗物质候选人的启发，最小步行Technicolor模型。暗物质由一个主要的类SIMP暗原子成分和一个小的类WIMP暗原子成分组成，类SIMP暗原子成分由原始氦核和双电荷特轻子之间的束缚态组成，类WIMP暗原子成分由双电荷特重子和特轻子之间的另一个暗原子束缚态组成。这种情况与直接搜索实验结果是一致的，因为占主导地位的SIMP组分相互作用太强，无法达到具有足够能量反冲的电流探测器的深度，而WIMP样组分太小，无法引起大量的事件。在这种情况下，衰变为$e^+e^+$、$μ^+ μ^+$和$τ^+ τ^+$的亚稳技术重子原则上可以解释AMS-02和PAMELA观测到的正电子过剩，同时与FERMI/LAT观测到的光子通量一致。我们扫描模型的参数，并找到与最新实验数据的最佳拟合。我们发现，有一个小范围的参数空间，这种情况下，可以实现在一定条件下，关于宇宙线的传播和最终状态的辐射。这个参数范围落在目前运行的大型强子对撞机可以探测的范围内，因此很快就有可能验证或最终排除这个暗物质模型。
2015-08-12 astro-ph.HE hep-ph
New limits on dark matter annihilation from AMS cosmic ray positron data
国际空间站上的AMS实验最近提供了精确度前所未有的0.5至350 GeV的宇宙射线电子和正电子数据。在能量超过10 GeV时，观测到的正电子分数的上升仍然无法解释，提出的解决方案范围从局部的电子到TeV尺度的暗物质。在这里，我们利用这些高质量的数据，把严格的限制暗物质的质量低于300 GeV，湮灭或衰减到轻子的最终状态，基本上独立的起源，这种上升。我们显着改善现有的限制，在某些情况下，高达两个数量级。
2013-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
High-Energy Neutrino Signatures of Dark Matter Decaying into Leptons
衰变的暗物质先前被认为是PAMELA和费米伽马射线太空望远镜（FGST）观测到的过量高能宇宙射线电子和正电子的可能解释。然而，为了容纳这些信号，衰变必须主要是轻子，到μ子或τ，因此产生中微子，可能被冰立方中微子天文台检测到。我们发现，通过5年的数据，IceCube（DeepCore补充）将能够显著约束衰变暗物质的相关参数空间，甚至可能有能力发现在银河系晕中衰变的暗物质。
2009-08-04 astro-ph.HE
Heavy sterile neutrino in dark matter searches
惰性中微子是可能的暗物质候选者。我们在这里研究可能的检测机制，假设中微子的质量约为50千电子伏，并耦合到普通中微子。尽管这个中微子相当重，但它是非相对论性的，最大动能为0.1 eV。因此，需要新的实验技术来检测它。我们估计在以下情况下的预期事件率：i）在具有非常低的电子结合的材料的情况下测量电子反冲。ii）低温晶体测辐射热计。iii）在非常低的温度下自旋诱导的原子激发，导致特征光子谱。iv）观察电子俘获过程中原子核吸收反中微子的共振。v）超过β衰变系统终点能量的中微子诱导电子事件，例如KATRIN研究的氚衰变。
2018-03-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Supernova Gamma-Ray Constraints from Heavy Sterile Neutrino Decays
本文改进超新星重惰性中微子衰变的γ射线通量计算，重估SN1987A与弥散γ射线背景约束，并评估现有及未来望远镜对极小混合角的探测能力。
2025-03-17 astro-ph.HE hep-ph
Goldstini as the decaying dark matter
我们考虑了一个新的情况下，超对称衰变暗物质没有R-宇称违反理论与goldstini，出现如果超对称性被打破独立的多个隔离部门。未被吃掉的goldstino自然有很长的寿命，并衰变为三体最终状态，包括逃避检测的引力子和两个可见粒子。goldstini低能有效相互作用的推导，这可以是非普遍的，并允许暗物质是亲轻子的，在对比的情况下，一个单一的扇区超对称性破缺。此外，缺少一个粒子的三体衰变给出了更柔和的光谱。因此，有可能将PAMELA观测到的正电子过剩和费米LAT测量到的总e+ + e-都拟合到电子/正电子中，这两种方法都使用了与所有三种轻子味或100%分支分数的万有耦合，而这两种方法在暗物质衰变为两个或四个可见粒子而不丢失能量的传统情况下都是不受欢迎的。
2011-02-24 astro-ph.HE hep-ph hep-th
The role of the eROSITA all-sky survey in searches for sterile neutrino dark matter
我们首次研究了角自相关和互相关功率谱在宇宙X射线背景中鉴别无菌中微子暗物质的潜力。我们以即将发射的eROSITA卫星的性能为参考。主要的天体物理背景源对不育中微子衰变是活动星系核，星系的X射线双星，星系团。虽然不育中微子衰变总是次主导的自相关功率谱，它们可以有效地增强时，交叉相关的暗物质分布的示踪剂，如在2MASS目录中的星系。我们表明，计划为期四年的eROSITA全天空调查将提供足够大的光子统计数据，可能会产生非常严格的约束衰变寿命，使坚定地测试最近声称的3.56千电子伏的X射线线发现对几个集群和星系及其衰变的暗物质的解释。然而，我们也表明，为了充分利用潜在的eROSITA的暗物质搜索，它是至关重要的，以克服固有的散粒噪声限制星系目录作为示踪剂的暗物质分布。
2015-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Decaying dark matter search with NuSTAR deep sky observations
我们提出了在6-40千电子伏范围内的粒子质量与宇宙和ECDFS空天场的NuSTAR深观测衰变暗物质的搜索结果。我们表明，主要贡献的衰减暗物质信号来自银河系通过孔径的NuSTAR探测器，而不是通过聚焦光学。高灵敏度的NuSTAR探测器，结合两个观测场的大孔径和大曝光时间，使我们能够改善先前存在的暗物质衰减时间的限制，在质量范围10-30千电子伏的数量级。在nuMSM无菌中微子暗物质的特定情况下，我们的约束施加上限m<20 keV的暗物质粒子质量。我们报告在我们的数据集中检测到四个身份不明的谱线。这些谱线探测要么是由于系统效应（NuSTAR探测器校准的不确定性），要么是天体物理学的起源。我们讨论了不同的可能性测试的性质检测线。
2016-07-25 astro-ph.HE
Non-Detection of X-Ray Emission From Sterile Neutrinos in Stacked Galaxy Spectra
我们进行了一个全面的搜索X射线发射线从不育中微子暗物质，最近声称的不明发射线的叠加X射线光谱的星系团和银河系和M31的中心。由于声称的发射线位于3.5 keV左右，我们专注于星系和星系群（掩盖了中心区域），因为这些物体发出的辐射非常少，高于$\sim 2$ keV，并提供了一个干净的背景，以检测发射线。我们开发了一种形式主义，最大限度地提高信号噪声衰减的暗物质发射线的加权每个X射线事件根据预期的暗物质配置文件。总共，我们检查81和89星系钱德拉和XMM-牛顿分别，总计15.0和14.6毫秒的积分时间。我们没有发现任何发射谱线的重要证据，这对质量在4.8-12.4 keV之间的不育中微子的混合角有很强的限制。特别是，如果Bulbul等人（2014）的3.57 keV特征是由于7.1 keV无菌中微子发射造成的，我们将在我们的两个样本中的$4.4σ$和$11.8σ$处检测到它。系统不确定性的最保守估计将这些约束减少到$4.4σ$和7.8 $σ$，或者让线能量在3.50和3.60 keV之间变化将这些约束分别减少到$2.7σ$和$11.0σ$。与以前的限制，我们的测量不依赖于模型的X射线背景或假设的对数斜率的中心的暗物质配置文件。
2015-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on decaying dark matter from the extragalactic gamma-ray background
如果暗物质是不稳定的，质量在GeV-TeV范围内，它的衰变产生高能光子，对河外伽马射线背景（EGRB）有贡献。我们通过分析费米卫星测量的50个月EGRB数据来约束暗物质衰变，对于不同的衰变通道，这些通道由几个具有R宇称破坏的超对称场景激发。我们采用了最新的天体物理模型的各种源类，如活动星系核和恒星形成的星系，并适当考虑相关的不确定性。对于大范围的暗物质质量，寿命的下限是非常严格的，不包括质量在几百GeV和~ 1 TeV之间的寿命短于10^28 s，例如，对于b \bar{b}衰减通道。此外，大多数解释异常正电子过剩的暗物质模型也被排除在外。这些限制是强大的，很少依赖于天体物理的不确定性，不像其他探测器，如银河系正电子或反质子。
2015-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Search Using Chandra Observations of Willman 1, and a Spectral Feature Consistent with a Decay Line of a 5 keV Sterile Neutrino
我们报告的搜索结果，从辐射衰减暗物质在钱德拉X射线天文台光谱的超微弱矮球状星系威尔曼1的发射线。在0.4-7 keV钱德拉带通的99%置信线通量上限推导和映射到一个允许的区域在不育中微子质量混合角平面，这是一致的，从朱雀X射线天文台和钱德拉观测的小熊座和天龙座矮椭球体最近的约束。通过拟合扣除粒子背景的源光谱，发现了一个明显超出连续谱的发射特征，表明存在一个窄的发射特征，能量为2.51 +/- 0.07（0.11）keV，通量为[3.53 +/- 1.95（2.77）] × 10^（-6）光子/cm ^2/s，置信度为68%（90%）。解释这作为一个无菌中微子辐射衰变的发射线，我们推导出相应的允许范围内的无菌中微子质量和混合角使用两种方法。第一种假设暗物质只由无菌中微子组成，第二种则放宽了这一要求。这一特征与5.0 +/- 0.2 keV的无菌中微子质量和窄范围内的混合角是一致的，中微子振荡可以产生所有的暗物质，冷却的中子星的无菌中微子发射可以解释脉冲星反冲，从而支持我们测量的统计和物理意义。
2010-05-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New Interpretation of the Recent Result of AMS-02 and Multi-component Decaying Dark Matters with non-Abelian Discrete Flavor Symmetry
最近AMS-02实验已经公布了统计误差很小的正电子分数数据。由于误差很小，对于固定的扩散模型和暗物质剖面，用单个暗物质来拟合数据不再容易。在本文中，我们提出了一个新的解释的数据，它源于两个暗物质的衰变。这种解释给出了较轻DM组分的粗略阈值。当DM衰变为轻子时，宇宙射线中的正电子分数取决于末态的味道，这是通过在我们的模型中施加非阿贝尔离散对称来固定的。通过假设两个规范单态费米子衰变DM粒子，我们表明，一个模型与非阿贝尔离散味对称性，如$T_{13}$，可以给一个更好的拟合AMS-02数据相比，单一的暗物质的情况。在我们的模型中，由于DM粒子的普适轻子衰变算符受$T_{13}$对称性的约束，所以只允许少量的六维算符。我们还表明，轻子质量和混合是符合目前的实验数据，由于味对称性。
2013-12-23 astro-ph.HE hep-ph
UHE neutrinos encountering decaying and non-decaying magnetic fields of compact stars
中微子自旋味旋进现象是中微子磁矩在外加磁场中的反作用，它与电弱相互作用的标准模型之外的物理联系在一起。超高能中微子来自宇宙中的许多来源，包括高能天体，如活动星系核、耀变体或超大质量黑洞。当这样的高能中微子穿过任何致密的恒星物体，如中子星或白矮星，它们的通量可以显着减少，由于这些致密物体提供的过高的磁场。对于狄拉克中微子，这种现象的发生是由于中微子转化为它们的无菌对应物。在这项工作中，我们考虑一个中子星拥有一个空间变化的磁场，可能会或可能不会随时间衰减。我们发现，对于非衰减的磁场，高能狄拉克中微子通过中子星后的通量几乎减半。中子星内部存在μ子时，$\sim 10\%$会进一步减弱通量。对于衰减磁场，与时间上静态的磁场相比，通过$\sim 5\%$减少通量。在白矮星的情况下，与中子星相比，通量的损耗较小。
2022-08-13 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on light decaying dark matter candidates from 16 years of INTEGRAL/SPI observations
LAPTh, CNRS, USMB（LAPTh, 法国国家科学研究中心, 萨瓦大学）；GRAPPA Institute, University of Amsterdam（GRAPPA研究所, 阿姆斯特丹大学）；Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）
利用16年INTEGRAL/SPI数据和暗物质空间模板，研究轻于WIMPs的暗物质候选者（如 sterile neutrinos 或 axion-like particles）衰变至电磁辐射通道的约束，针对60 keV至16 MeV质量范围的双体衰变产生光子线的暗物质。
2025-12-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Decaying Dark Matter as a Probe of Unification and TeV Spectroscopy
在超对称统一理论中，暗物质粒子可以像质子一样通过大统一相互作用衰变，其寿命为10^{26}秒。它的衰变产物可以通过几个实验检测到-包括费米，HESS，PAMELA，ATIC和IceCube -打开了我们在TeV尺度上的第一个直接窗口，同时在统一尺度10^{16} GeV。我们考虑解释的可能性HESS，PAMELA，和ATIC观察到的电子/正电子光谱，以及由此产生的预测γ射线，电子/正电子，中微子光谱将测量，例如，费米和冰立方。在费米望远镜中发现各向同性的硬伽马射线光谱特征，将是暗物质存在的有力证据，并将不利于天体物理学的来源，如双星。宇宙射线谱中的子结构探测新的TeV质量粒子的光谱。例如，电子在最终状态中的优势可能是由于电子相对于正方形的亮度。衰变的暗物质就像一个超粒子注入器，其能量范围可能高于大型强子对撞机。由此产生的宇宙线通量只取决于弱尺度和统一尺度的值。
2009-05-27 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Fermi Constrains Dark Matter Origin of High Energy Positron Anomaly
费米测量的高纬度伽玛射线背景强烈约束衰变暗物质的起源为1- 100 GeV的银河系正电子异常测量PAMELA。出射的正电子对微波背景的逆康普顿散射会在100-200 MeV的伽马射线背景中产生一个凸起，这个凸起会在这些能量下从观测到的背景中突出。因此，正电子被限制在衰变过程中以约100 GeV和约250 GeV之间的典型能量出现。通过只考虑多余的正电子和电子的γ射线发射，我们得到一个最小的扩散γ射线通量，除了正电子光谱假设，是独立的实际衰变模式。任何由暗物质衰变直接产生的伽马射线都会导致一个额外的信号，使观测极限更加严重。根据最近对低质量暗物质子结构增强的估计，暗物质子结构中湮灭产生的正电子能量存在类似的约束，对这种子结构的改进模拟将进一步加强这一约束。
2010-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Proposition of FSR Photon Suppression Employing a Two-Positron Decay Dark Matter Model to Explain Positron Anomaly in Cosmic Rays
针对宇宙射线正电子异常，提出双正电子衰变暗物质模型以抑制FSR伽马辐射，兼顾正电子与伽马数据约束。
2023-09-29 astro-ph.HE hep-ph
The case for decaying spin-3/2 dark matter
我们耦合一个不育中微子部门的自旋3/2粒子，并表明，与普朗克约化耦合，我们可以获得足够长的寿命，使自旋3/2粒子一个很好的暗物质的候选人。我们表明，这种暗物质候选者可以通过标准模型粒子的散射在暴胀再加热过程中产生。在合理的再加热温度值$T_{\rm RH} \gtrsim 10^{8}$ GeV下，得到了普朗克和其它实验测量所确定的残余丰度。我们考虑两种可能的规范不变耦合到扩展的标准模型。我们发现大范围的质量是可能的尊重其衰变率的实验极限。我们期待着以单色光子的形式出现的烟枪信号，其中可能含有单色中微子，这可以在不久的将来在IceCube和其他间接探测实验中进行探测。
2020-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma-ray Constraints on Hadronic and Leptonic Activities of Decaying Dark Matter
虽然PAMELA和Fermi报告的宇宙射线电子和正电子的过剩可以用暗物质主要衰变为带电轻子来解释，但这并不一定意味着暗物质不应该有任何强子衰变模式。为了量化允许的强子活动，我们推导出的限制暗物质衰变到WW，ZZ，hh，qqbar和gg使用费米和HESS的γ射线数据。我们还得到了轻子e+e-，mu+mu-和tau+tau-最终状态的γ射线约束。我们发现，暗物质必须主要衰变为μ + μ-或τ + τ-，以同时解释报告的过剩，并满足所有的伽马射线约束。
2009-12-28 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Unlocking Discovery Potential for Decaying Dark Matter and Faint X-ray Sources with XRISM
通过背景与前景模拟评估 XRISM，研究表明其可高灵敏探测数 keV 衰变暗物质，并揭示 Segue 1 等区域的暗弱 X 射线源。
2024-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Explaining the AMS positron excess via Right-handed Neutrinos
在过去的十年里，我们已经观测到了能量大于$10$ GeV的令人困惑的宇宙线过剩。今年公布的AMS-02数据有了新的成分，比如$300$ GeV附近的凸起，然后是$800$ GeV的下降，以及更小的误差条。采用AMS-02合作在他们的分析中使用的背景，可以得出结论，以前对新AMS-02的解释，如一个组件湮灭和衰变的暗物质以及暗物质似乎无法重现数据。在这里，我们表明，在右手中微子门户可能驻留的答案。我们讨论了一个衰变的两个组件的暗物质的情况下，两体衰变产物是右手中微子，其衰变模式由I型跷跷板机制。这种设置提供了一个非常好的数据拟合，例如，对于保守的方法，包括只是统计不确定性导致$m_{DM_1}=2150$ GeV的$χ^2/d.o.f \sim 2.3$与$τ_{1}=3.78 \times 10^{26}$ s和$m_{DM_2}=300$与$τ_{2}=5.0 \times 10^{27}$ s的$M_N=10$ GeV，在乐观的情况下，包括系统的不确定性，我们发现$χ^2/d.o.f \sim 1.12$，对于$M_N = 10$ GeV，$m_{DM_1}=2200$ GeV与$τ_{1}=3.8 \times 10^{26}$ s和$m_{DM_2}=323$ GeV与$τ_{2}=1.68 \times 10^{27}$ s。
2020-04-02 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Rays from Leptophilic Dark Matter Decay via Kinetic Mixing
如果用衰变的暗物质来解释，PAMELA实验所观察到的10 GeV以上的宇宙射线中正电子分数的急剧上升，暗示了一种有利于轻子通道的潜在产生机制。我们考虑这样一种情况，其中一部分暗物质是由一个完整的隐藏扇区U（1）的高吉诺组成的，它只通过微小的动力学混合与可见扇区相互作用。暗物质的第二种成分是由中性伴子组成的，根据质谱，最轻的中性伴子或隐藏的高根伴子变得不稳定，容易衰变。我们分析了宇宙射线，即正电子，河外γ射线和反质子通量的贡献，这可能是由于这些衰变，并证明，反质子的生产可以自然抑制。此外，我们简要地讨论了明显的双峰结构的ATIC数据级联衰减隐藏的高吉诺，以及可能的签名费米。
2009-03-20 astro-ph.HE hep-ph
Charge Asymmetric Cosmic Ray Signals From Dark Matter Decay
在过去的两年里，PAMELA和费米对宇宙射线电子和正电子谱的测量引起了人们极大的兴趣，因为它们与通过暗物质湮灭或衰变产生的20 GeV和1 TeV之间的电子和正电子通量的重要组成部分是一致的。然而，由于测量结果也与天体物理学解释一致，因此信息尚不清楚。本文指出，暗物质在宇宙射线中可以有一个更明显的信号，即电荷不对称性。如果暗物质的丰度是由于遗迹的不对称性，那么这种电荷不对称性就会产生，从而使其衰变产生正电子和电子的不对称性。这类似于重子不对称，衰变中子产生电子而不是正电子。我们探索基准的情况下，暗物质衰变成一个轻子带电希格斯玻色子玻色子或电弱规范玻色子。这些模型在伽马射线和中微子中有可观测到的信号，可以通过费米和冰立方进行测试。最强大的测试将是AMS-02，因为它有能力区分100 GeV以上的电子和正电子电荷。具体地说，有利于正电子的不对称性通常预示着正电子（电子）的正电子比比电荷对称源更大，高能谱更硬（更软）。最后，我们简要讨论了这些情景与主要天体物理学解释的不同之处。
2011-06-07 astro-ph.HE hep-ph
Multimessenger search for electrophilic feebly interacting particles from supernovae
本研究通过多信使分析，利用超新星产生的MeV尺度弱相互作用粒子衰变注入的轻子对光子与宇宙射线的影响，模型无关地约束了此类粒子与电子的相互作用。
2024-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Confronting recent AMS-02 positron fraction and Fermi-LAT Extragalactic Gamma-Ray Background measurements with gravitino dark matter
AMS-02号卫星最近对宇宙射线中正电子通量分数的测量证实并扩展了关于存在一种新的（尚不清楚的）高能正电子源的证据。为了解释这种过剩，我们使用双线性R宇称违反超对称模型的引力子作为衰变的暗物质候选者，作为这些高能粒子的来源。作为一个长寿命的弱相互作用和自旋3/2粒子，它提供了一些特殊性，使它成为一个有吸引力的候选者。我们计算了地球上每个引力子衰变通道产生的电子、正电子和$γ$ -射线通量。结合来自不同衰变模式的通量，我们可以将AMS-02测量的正电子分数以及电子和正电子通量与$1-2$ TeV范围内的引力子质量和$\sim 1.0-0.8\times 10^{26}$ s的寿命相拟合。.然后，我们研究这些方案的可行性，通过它们的影响，在$γ$射线观测。我们使用最近由{ \it Fermi}-LAT协作报告的河外$γ$ -射线背景和其已知贡献者的最先进的模型来限制引力子的寿命。这些限制不包括引力子参数空间，这提供了一个可以接受的解释AMS-02数据。因此，我们的结论是，双线性R-宇称破坏模型的引力子被排除作为唯一的主要来源的电子和正电子需要解释的上升，在正电子分数。
2015-11-03 astro-ph.HE hep-ph
The case for three-body decaying dark matter
费米-LAT证实了PAMELA观测到的宇宙正电子分数的过剩，这可以用星系中心的暗物质湮灭或衰变来解释。大多数现有的模型假设，暗物质湮灭或衰变到两个或四个轻子的最终状态，这将产生扩散的伽马射线辐射，与费米-LAT测量的数据相矛盾。我们指出，如果暗物质衰变到三体末态，其中有一对轻子和一个丢失的粒子，那么这种张力就可以得到缓解。使用goldstino衰变在某一类超对称理论作为一个主要的例子，我们证明，同时适合总e+ + e-和分数e+/e-通量费米-LAT和PAMELA可以实现2 TeV的母粒子和1 TeV的失踪粒子，而不受γ射线测量的约束。通过研究不同的有效运营商引起的暗物质衰变，我们表明，这一功能是通用的三体衰变暗物质包含一个失踪的粒子。本文还讨论了宇宙反质子谱对强子衰变宽度的限制。
2012-06-28 astro-ph.HE hep-ph
Hazma Meets HERWIG4DM: Precision Gamma-Ray, Neutrino, and Positron Spectra for Light Dark Matter
我们提出了一个新的开源软件包，Hazma 2，计算准确的光谱相关的间接暗物质搜索光子，中微子和正电子生产矢量介导的暗物质湮灭和自旋一暗物质衰变。该工具跨越了两个最先进的代码的有效性制度：Hazma 1，它提供了一个准确的描述强子共振以下的质量中心的能量约250 MeV，和HERWIG4DM，这是基于矢量介子的优势和测量的形状因子，并准确到几个GeV的范围。组合代码的适用性扩展到约1.5 GeV，超过这个数量的最终状态强子，我们单独计算的光子，中微子和正电子产额增长非常迅速。我们提供的例子分支比，粒子光谱和保守的观测约束，从现有的伽马射线数据的动机良好的情况下，衰变的暗光子暗物质和矢量介导的费米子暗物质湮灭。最后，我们将我们的结果与其他现有的代码在其各自的适用范围的边界。Hazma 2在GitHub上免费提供。
2022-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Supernova bounds on axion-like particles coupled with nucleons and electrons
我们调查的潜力II型超新星（SNe）约束轴子样粒子（ALPs）同时耦合到核子和电子。耦合到核子的ALP可以通过核子-核子韧致辐射在SN核心中有效地产生，并且对于宽范围的参数，使SN不受阻碍，产生大的ALP通量。对于超过1 MeV的质量，这些ALP会衰变成电子-正电子对，产生正电子通量。在银河系SNe的情况下，产生的正电子与银河系中存在的电子的湮灭将有助于511 keV的湮灭线。使用SPI（积分光谱仪）观察这条线，使我们能够排除广泛的轴子-电子耦合，$10^{-19} \lesssim g_{ae} \lesssim 10^{-11}$，为$g_{ap}\sim 10^{-9}$。此外，来自河外SNe的ALP衰变成电子-正电子对将对宇宙X射线背景产生贡献。在这种情况下，我们将ALP-电子耦合限制为$g_{ae} \sim 10^{-20}$。
2021-08-17 astro-ph.HE hep-ph
Decaying dark matter in dwarf spheroidal galaxies: Prospects for X-ray and gamma-ray telescopes
矮球状星系是暗物质占主导地位的系统，因此，理想的间接暗物质搜索。如果矮星系中的暗物质衰变为高能光子，它们将成为当前和未来几代X射线和伽马射线望远镜的良好目标。通过采用最新的估计密度分布的矮星系在银河系中，我们修改了估计的暗物质衰变率在矮星系中，我们的结果是更强大的，但比以前的估计弱。应用这些结果，我们研究了暗物质衰变的X射线和甚高能伽马射线望远镜，如eROSITA，XRISM，雅典娜，HAWC和CTA的可探测性。我们的预测表明，所有这些X射线望远镜将能够严格评估7千电子伏的无菌中微子衰变的索赔堆叠星系团和附近的星系。对于TeV衰变的暗物质，我们可以将其寿命限制为长于$\sim$ 10 $^{27}$-10 $^{28}$ s。我们还预测未来的矮星系，将新发现的维拉鲁宾天文台遗产调查的空间和时间，这将进一步提高预期的灵敏度暗物质衰变都在千电子伏和PeV的质量范围。
2021-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Spectrum of Darkonium in the Sun
在太阳中被捕获的暗物质如果通过光暗光子进行自我相互作用，可能会形成类似正电子素的束缚态。在这种情况下，暗物质可以湮灭为暗光子，也可以在束缚态中重组，随后也衰变为暗光子。离开太阳而没有衰变为标准模型粒子的暗光子的部分具有特征能谱，该能谱是直接湮灭过程、邻束缚态和对位束缚态的衰变以及复合过程的混合。这些暗光子在太阳外最终衰变为正电子-电子对（通过动力学混合），产生了一个独特的信号，可以识别暗光子模型或对暗光子模型设置严格的约束。
2016-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Revisiting the limits on dark matter annihilation cross-section and decay lifetime in light of electron and positron fluxes
Yokohama National University（横滨国立大学）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences(iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心(iTHEMS)）；National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)（日本国立天文台）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；The University of Tokyo（东京大学）；KEK（高能加速器研究机构）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学柏校区卡弗里宇宙物理学与数学国际研究中心）；Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）
该研究通过五个通道重新审视500 - 10^{14} GeV稳定暗物质湮灭截面上限及10^3 - 10^{16} GeV不稳定暗物质衰变寿命下限，利用多种观测通量约束，明确不同质量范围各通量的约束效果及对暗物质研究的意义。
2026-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
