AMS-02 in Space: Physics Results
阿尔法磁谱仪（AMS-02）是一个粒子物理实验，旨在研究银河系宇宙射线（CR）的起源和性质，能量高达TeV。凭借其高灵敏度、长曝光时间和出色的识别能力，AMS正在执行一项独特的空间基础物理研究任务。到目前为止，AMS已经收集了超过600亿个CR事件。本文介绍和讨论了CR轻子的最新结果，分析了轻核的性质。新的轻子数据表明存在新的高能CR轻子源，可能是由暗物质粒子湮灭或附近的天体物理源$e^{\pm}$对产生的。未来在更高能量下的数据和即将到来的反质子光谱和硼碳比的测量将是至关重要的，以提供不同的情况之间的歧视。
2015-11-18 astro-ph.HE
The Price of a Dark Matter Annihilation Interpretation of AMS-02 Data
我们讨论的挑战，暗物质湮灭解释的PAMELA，费米-LAT和AMS-02合作观察到的宇宙射线中的过量正电子分数。正电子从湮灭到轻子二体末态（如$τ^+ τ^-$或$μ^+ μ^-$）的光谱与AMS-02的正电子比和电子通量数据吻合得很好。此外，我们还讨论了强子湮灭通道$b \bar{b}$和$W^+ W^-$。然而，这种解释需要一个非常大的湮灭截面，特别是强子通道，与幺正性上限相冲突，除非由于湮灭的正电子通量是由一个大的因素，由于在星系晕的不均匀性。此外，我们在这种解释范围内对反质子通量较高能量下的正电子分数进行了预测，并讨论了来自$γ$射线测量的限制。
2013-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of AMS-02 electrons and positrons data
我们进行了综合分析，最近的AMS-02数据的电子，正电子，电子加上正电子和正电子分数，在一个自洽的框架，我们实现了理论建模的所有天体物理组件，可以有助于在整个能量范围内观测到的通量。初级电子的贡献是通过从遥远的源和从本地超新星遗迹的流量在格林目录中的平均流量的总和建模。次级电子和正电子通量来源于初级宇宙射线在星际介质上的相互作用，我们利用AMS-02质子和氦数据推导了一种新的确定方法。ATNF星表中脉冲星风星云的原正电子和原电子被包括在内，并在不同的假设下（整个星表的平均贡献，单个主导脉冲星，几个主导脉冲星）研究了它们最重要的（虽然知之甚少）性质。我们获得了显着的协议之间的各种建模和AMS-02数据的所有类型的分析，表明整个AMS-02轻子数据承认自洽的解释，在天体物理的贡献。
2014-04-07 astro-ph.GA 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
Indirect constraints on the dark matter interpretation of excess positrons seen by AMS-02
最近，AMS-02观测到银河系中存在过量的高能正电子。所得到的光谱与$\sim$ TeV暗物质粒子的湮灭最符合。然而，最近的费米/LAT观测分析矮星系的TeV暗物质湮灭截面高度限制，并排除了$b\bar{b}$和所有的亲轻子通道，除了$4-μ$通道。在这篇文章中，我表明，其余可能的$4-μ$通道也排除了使用的观测数据从冷核心集群。因此，所有可以解释AMS-02、HEAT和PAMELA中过量正电子的亲轻子通道都被排除了。
2015-09-21 astro-ph.HE
AMS-02 and Next-to-Minimal Universal Extra Dimensions
AMS-02和PAMELA探测到的宇宙射线正电子通量的异常被解释为源自暗物质湮灭，这表明暗物质可能与强子和轻子有不同的相互作用，从而与宇宙射线反质子数据保持一致。这种情况很容易适应额外空间维度的模型。我们研究了Kaluza-Klein（KK）暗物质在具有膜定域项和费米子体质量的宇宙额外维度中的间接探测：次最小宇宙额外维度。为了在解释正电子异常时不产生过量的反质子，必须区分轻子和强子扇区中的KK体质量。即便如此，我们发现宇宙射线数据不利于重KK光子暗物质的情况。此外，我们发现这些情况下的味道普遍的散装质量是在冲突与dijet和双轻子搜索在大型强子对撞机。
2014-02-07 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Revisiting Multi-Component Dark Matter with New AMS-02 Data
我们重新审视多组分轻子衰变暗物质（DM）的情况下，解释可能的电子/正电子过剩与最近更新的AMS-02数据。我们发现单分量和双分量DM模型都可以拟合正电子分数和$e^+/e^-$各自的通量，其中双分量DM模型提供更好的拟合。然而，对于单组分模型，AMS-02最近的正电子分数数据限制DM截止小于1 TeV，这与AMS-02总$e^++e^-$通量谱的高能行为相冲突，而双组分DM模型不存在这样的问题。我们还讨论了扩散$γ$射线谱的费米LAT测量的约束。我们表明，两个组件DM模型是一致的，目前DM的寿命界限。相反，单组分模型中的最佳拟合DM寿命实际上被排除在外。
2015-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Consistency test of the AMS-02 antiproton excess with direct detection data based on the effective field theory approach
AMS-02数据中潜在的反质子过剩非常有趣，可能来自暗物质湮灭。基于有效场论方法，本文研究了AMS-02反质子过剩的DM解释与直接探测实验LUX、PandaX-II和XENON 1 T的零结果的相容性。我们专注于五，六维运营商与费米子DM。只有一个五维算符和一个六维算符可以成功地解释反质子过剩，而其余的要么被直接探测排除在外，要么需要非常小的截止尺度，这使得有效场论方法无效。
2018-06-09 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Annihilation into Four-Body Final States and Implications for the AMS Antiproton Excess
我们把暗物质湮灭看作是标准模型粒子的一组末态，包括由中间态衰变产生的两体和四体末态。对于质量约为10-10^5 GeV的暗物质，我们使用普朗克和费米-LAT、MAGIC和VERITAS等高伽马射线实验的更新数据来约束每个末态的湮灭截面。普朗克约束是在整个质量范围内湮灭为轻轻子的最严格的约束，费米-LAT约束是质量高达~10^4 GeV的四体末态最严格的约束。我们根据最近AMS反质子的结果考虑了这些限制，并表明对于轻介质，当质量为mx ~ 60-100 GeV的暗物质和介质质量mx/mx ~< 1时，用暗物质解释AMS数据是可能的，并且与费米-LAT内星系测量保持一致。
2017-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Quantitative study of the AMS-02 electron/positron spectra: implications for the pulsar and dark matter properties
AMS-02刚刚公布了对宇宙电子和正电子谱的空前精确的测量结果。本文通过对AMS-02的电子能谱和正电子能谱的整体拟合，结合更新的正电子分数数据，对AMS-02的结果进行了定量研究。采用马尔可夫链蒙特卡罗算法进行拟合。同时测定了贡献额外正电子的暗物质或暗物质的原电子能谱和参数。我们发现在$\sim 60$ GeV处初级电子能谱有硬化现象。有了这样一个背景光谱的新特征，暗物质和暗物质都可以很好地解释AMS-02的结果。在暗物质的情况下，正电子分数在$\sim 300$ GeV的下降，然而，受到费米$γ$射线观测非常强的约束。拟合结果还表明，有对流的传播模型可能比再加速模型更有利于轻子数据。
2015-02-15 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-ray transport from AMS-02 B/C data: benchmark models and interpretation
本文的目的是建立新的基准场景银河宇宙线传播的GV-TV刚性范围内，适合AMS-02 B/C数据与USINE v3.5传播代码的基础上。我们采用了一种新的拟合程序，谨慎地考虑到数据的系统误差相关性在不同的刚性箱，并考虑太阳调制潜力和领先的核截面作为滋扰参数。我们描绘了特定的低，中，高刚度的范围内，可以相关的数据和奇特的微观物理机制，导致光谱中断的功能。我们挑选出一个场景，它产生了与数据的极好拟合，并包括所有可能相关的复杂性，即BIG模型。该模型有两个限制机制：（i）SLIM模型，一个最小的仅扩散设置，以及（ii）QUAINT模型，一个对流-再加速模型，其中传输由非相对论效应调整。所有模型导致强大的预测在高能量政权（$\gtrsim10$ GV），即独立的传播情况：在$1σ$，扩散斜率$δ$是$[0.43-0.53]$，而$K_{10}$，在10 GV的扩散系数，是$[0.26-0.36]$千分之一$^2$ Myr $^{-1}$ ;我们确认的鲁棒性的高能量突破，具有典型的值$Δ_h\sim 0.2$。我们还发现了一个类似的提示（反向）功能，在低刚度的B/C峰（$\sim 4$ GV），这可能是有关的一些有效的阻尼尺度的磁湍流。
2019-04-25 astro-ph.HE hep-ph
Novel interpretation of the latest AMS-02 cosmic-ray electron spectrum
最新的AMS-02宇宙射线电子数据显示，能谱在40 GeV附近出现了断裂，斜率变化约为0.1。我们执行一个组合适合最新的AMS-02的正电子和电子通量数据超过10 GeV的半解析扩散模型，其中的来源包括生产对脉冲星风星云（PWNe），电子从超新星遗迹（SNRs）和两个物种从spectum的强子宇宙射线与星际介质原子。我们表明，在我们的设置中的AMS-02电子数据的斜率的变化很好地解释了SNR和PWNe的通量贡献之间的相互作用。事实上，相对贡献的数据，这两个群体的变化约13倍，从10到1000 GeV。PWN贡献的重要性至少为$4σ$，这取决于用于传播、星际辐射场和能量损失的模型。通过数值求解输运方程，我们检查了这一结果对低能效应的稳定性。以及在SNR的注入频谱中增加可能的中断。当在Klein-Nishina截面的完全数值处理内正确计算逆康普顿散射时，单独的能量损失的影响不能解释$e^-$通量数据中的中断，如最近在文献中提出的。
2021-10-28 astro-ph.HE
A combined dark matter study of AMS-02 antiprotons and Fermi-LAT gamma rays
宇宙射线的观测是我们银河系中暗物质湮灭的一个敏感的探测器。在这篇文章中，我们提出了AMS-02反质子数据的分析，减少宇宙射线传播的不确定性，同时拟合暗物质和传播参数。结果显示出一个可能的暗示，暗物质指向一个接近热值的湮灭截面。我们调查的兼容性，这个信号与暗物质的银河系中心多余的费米-LAT伽马射线数据的解释，并讨论了暗物质模型的影响。
2017-11-17 astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of the gamma-ray excess and AMS-02 antiprotons: Velocity dependent dark matter annihilations
在最近的AMS-02观测中，银河系中心的GeV γ射线过剩和可能的反质子过剩的两个信使结果表明，这两个异常可能是由于同一个起源--暗物质（DM）湮灭到$b \bar b$中，而这些结果似乎与矮球状星系的观测相矛盾。为了给出一个相容的解释，我们考虑了赝标量DM粒子$S_d^+ S_d^-$通过$S_d^+ S_d^- \rightarrow S_d^0 S_d^0$湮灭，这个过程由一个新的标量$ϕ$和$S_d^0$介导，迅速衰减为$b \bar{b}$。对于具有简并质量的三重态粒子$S_d^+$、$S_d^-$和$S_d^0$，DM的湮灭截面与相对速度$v_r$成线性关系，从而放松了矮球状星系的约束。参数空间推导出相应的约束。虽然在对撞机和DM直接探测中揭示新扇区的痕迹似乎具有挑战性，但从$S_d^0$衰变中间接搜索伽马射线线有可能揭示DM湮灭，伽马射线线$\sim m_{S_d^0} /2$的能量约为50 $-$ 75 GeV。
2017-08-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Discriminating the source of high-energy positrons with AMS-02
利用阿尔法磁谱仪AMS-02研究了PAMELA正电子过剩的暗物质和脉冲星起源的区别。我们模拟AMS-02的响应，以正电子（和电子）源自DM湮灭，并确定脉冲星参数（自旋下光度，距离和特征年龄），产生一个令人满意的拟合模拟AMS-02数据。事实证明，它总是有可能模仿DM信号与天线。虽然在某些情况下，拟合需要的自旋光度和特征年龄值与ATNF和费米LAT星表中已知的脉冲星不同，但这些星表是不完整的，因此很难排除脉冲星的解释。我们还表明，如果正电子过剩是由于一个脉冲星，它总是可以找到一个DM候选人，提供了一个很好的适合模拟AMS-02数据。因此，要区分这两种情况，就需要更好地了解基本来源或补充数据。
2010-12-22 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
Interpretation of AMS-02 beryllium isotope fluxes using data-driven production cross sections
利用数据驱动产生截面参数化方法，创新性地以$^7$Be约束宇宙射线传播参数，并反推$^9$Be产生截面显著低于预期，首次用CR数据识别可疑核子产生截面。
2024-02-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Fermi-LAT kills dark matter interpretations of AMS-02 data. Or not?
许多论文试图用暗物质衰变或湮灭来解释PAMELA和AMS-02观测到的宇宙射线中的正电子异常。然而，宇宙伽马射线研究的最新进展对这些尝试提出了挑战。事实上，正如我们所示，任何合理的DM模型解释的正电子异常大量产生最终状态的辐射和逆康普顿伽马射线，这不可避免地导致矛盾与费米-LAT各向同性扩散伽马射线背景测量。此外，对银河系矮卫星的费米-LAT观测，应该富含DM，没有发现明显的伽马射线信号。我们提出了一个通用的方法，其中宇宙射线的主要贡献来自于暗物质盘，并证明了DM起源的正电子异常和宇宙γ射线观测之间的紧张关系可以得到缓解。我们考虑一个简单的模型，其中DM衰变/湮灭成带电轻子，和一个模型无关的粒子生产的最小情况下，我们估计DM盘的最佳厚度。简要讨论了可能的形成机制及其性质。
2017-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fitting B/C cosmic-ray data in the AMS-02 era: A cookbook
国际空间站上的AMS-02一直在发布前所未有的准确数据。这对它们的解释提出了新的挑战。我们改进的方法，得到一个统计上合理的宇宙射线传播参数的测定。我们检查了模型计算的数值精度，核截面的不确定性，以及数据系统误差中的能量相关性。我们使用USINE中的一维扩散模型。我们的$χ^2$分析包括AMS-02系统误差和干扰参数的协方差矩阵，以考虑横截面的不确定性。模拟数据被用来验证我们的一些选择。我们发现，任何错误的建模核截面值或能量相关长度的协方差矩阵的误差偏差的分析。它还使良好模型（$χ^2_{\rm min}/{\rm dof}\approx1$）显示为已排除（$χ^2_{\rm min}/{\rm dof}\gg1$）。我们提供了一个框架，以减轻这些影响（AMS-02数据在配套文件中解释）。新的生产截面数据和AMS-02协作组公布每个数据集的误差协方差矩阵，将是朝着公正看待宇宙射线在银河系中传播迈出的重要一步。
2019-09-02 astro-ph.HE hep-ph
Propagation of cosmic rays in the AMS-02 era
在这项工作中，我们使用AMS-02新报道的硼碳比（B/C）和PAMELA和AMS-02的随时间变化的质子通量来约束银河系中宇宙射线的源和传播参数。太阳调制参数与太阳活动的线性相关性被假定为占随时间变化的宇宙线通量。一套全面的传播模型，有/无再加速或对流，进行了讨论和比较。我们发现，只有再加速模型可以自洽地拟合质子和B/C数据。扩散系数$δ$的刚性依赖斜率对于扩散-再加速模型而言约为$0.38-0.50$。平原扩散和扩散对流模型拟合数据较差。我们比较不同的模型预测的正电子和反质子通量的数据。我们发现，扩散再加速模型过度产生低能量的正电子，而非再加速模型提供更好的拟合的数据。至于反质子，再加速模型倾向于低估低能量反质子通量，除非扩散系数的速度依赖性的唯象修正。我们的研究结果表明，无论是在银河系还是在太阳日球层中，原子核和轻子的传播都可能存在重要的差异。
2017-04-26 astro-ph.HE hep-ph
Three-Dimensional Model of Cosmic-Ray Lepton Propagation Reproduces Data from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station
本文研究了阿尔法磁谱仪（AMS-02）的宇宙线（CR）正电子分数数据与PAMELA和费米LAT提供的CR电子和正电子谱数据的兼容性。我们这样做，在一个新的传播模型中，源分布在螺旋臂模式与天体物理观测。虽然以前的解释假设了一个不切实际的陡峭的注入光谱的天体物理背景电子，增强的能量损失所经历的CR轻子由于较大的平均源距离地球允许我们重现的数据与更硬的注入光谱预期在冲击加速的情况下。此外，我们表明，在这种方法中，并占AMS-02的结果，附近的加速器在非常高的能量通量的贡献可以显着减少，从而避免任何张力与各向异性上限。
2013-07-01 astro-ph.HE
Dark matter for excess of AMS-02 positrons and antiprotons
我们提出了一种暗物质解释，以同时解释AMS-02实验中观察到的反质子到质子和正电子功率谱的过量，同时具有正确的暗物质遗迹丰度并满足当前的直接搜索范围。我们扩展了希格斯三重态模型与隐藏的规范对称性对称$SU(2)_X$，打破了$Z_3$的四重标量场，使相关的规范玻色子稳定的弱相互作用的大质量粒子暗物质的候选人。通过耦合复杂的希格斯三重态和$SU(2)_X$四重态，候选的暗物质可以湮灭成三重态希格斯玻色子，每个三重态又衰变成轻子或规范玻色子的终态。这样的机制产生了正确的过量的正电子和反质子与适当的选择的三重态真空期望值。此外，该模型提供了中微子质量和暗物质现象之间的联系。
2015-06-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Consistent description of leptonic and hadroninc spectra in cosmic rays
AMS协作组最近发布了关于宇宙线轻子和强子的数据，这些数据可以揭示宇宙线物理学中两个令人兴奋的问题：一方面，能量超过10 GeV的CR正电子分数上升的起源，另一方面，在TeV能量的CR质子和氦中观察到的光谱特征的性质。关于较重的核，ATIC-2实验最近报道了一个令人困惑的光谱上升，能量约为50 GeV/核子，在几个初级/初级比涉及铁，如O/Fe或C/Fe比。在这项工作中，AMS数据描述使用两个组件的情况下，总CR通量是由具有不同属性的源加速的通量的混合物提供。在这张图片中，讨论了附近超新星遗迹内部次级CR产生的作用。特别是，我们提出了我们的C/Fe和O/Fe比模型的预测，与ATIC-2实验发现的光谱异常。
2015-10-30 astro-ph.HE
Multicomponent Dark Matter in the Light of CALET and DAMPE
根据CALET和DAMPE实验对$e^+ + e^-$总通量的最新测量，我们重新审视了多组分轻子衰变暗物质（DM）对先前观测到的宇宙射线电子/正电子过剩的解释。特别地，我们使用单和双分量DM模型来探索AMS-02正电子分数与新的CALET或DAMPE数据的兼容性。结果表明，无论是单组分还是双组分DM模型都不能同时拟合AMS-02正电子分数和DAMPE总$e^+ + e^-$通量数据。另一方面，对于AMS-02和CALET组合数据集，单组分和双组分DM模型都可以提供合理的拟合。如果我们进一步考虑费米-LAT的扩散$γ$射线约束，则只允许双分量DM模型。
2020-09-21 astro-ph.HE hep-ph
A no-go theorem for the dark matter interpretation of the positron anomaly
PAMELA和AMS-02观测到的高能宇宙正电子过剩，可以认为是暗物质衰变或湮灭的结果。我们表明，最近的FERMI/LAT测量的各向同性漫射伽马射线背景施加严重的限制暗物质的解释，使他们实际上不一致。
2016-07-08 astro-ph.HE hep-ph
Features in cosmic-ray lepton data unveil the properties of nearby cosmic accelerators
我们提出了一个全面的讨论宇宙射线谱的轻子分量的功能的起源。工作在一个最新的CR运输方案调整的最新的AMS-02和旅行者数据的框架，我们表明，最近发现的正电子和全电子光谱的几个实验的突出特点解释的情况下，脉冲星风星云（PWNe）的正电子通量的主要来源，和附近的超新星遗迹形状的高能量峰的电子光谱。特别是，我们认为，AMS-02发现在$\sim 300$ GeV的正电子谱的下降可以解释-在不同的假设下-在一个突出的PWN，提供了大量的观测到的正电子在$\sim 100$ GeV域，从大量的老对象的贡献之上。最后，我们把我们的注意力转向$\sim 1$ TeV的全轻子光谱，最近报道的几个实验，表明它需要附近的超新星遗迹的存在下，在其最后阶段的光谱软化。
2020-03-06 astro-ph.HE
The Cosmic Ray Antiproton Background for AMS-02
AMS-02实验正在高精度地测量宇宙线反质子通量。对即将到来的数据的解释需要对次级反质子背景的透彻理解。在这项工作中，我们采用最新获得的数据NA 49实验在欧洲核子研究中心，以重新计算的反质子源项所产生的宇宙射线散裂的星际物质。我们系统地解释了超子衰变产生反质子的过程，并讨论了同位旋效应对反中子产生的可能影响。我们的计算与现有的文献，以及与Monte Carlo为基础的反质子源项的评估提供了详细的比较。我们最重要的结果是一个更新的预测次级反质子通量，其中包括在所有能量的粒子物理不确定性的现实评估。
2014-08-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the positron emission from pulsar populations with AMS-02 data
AMS-02目前以前所未有的精度测量了宇宙射线中的电子和正电子通量，最高可达TeV能量，代表了对银河系局部性质的独特探测。对它们的光谱的解释目前仍有争议，特别是对于10 GeV以上的过量正电子。在观察到Geminga和Monogem星周围几度大小的TeV能量的伽马射线晕之后，关于星可以显著地贡献于这种过量的假设已经得到了巩固。然而，空间和充满活力的银河系分布的恒星和正电子生产的细节，加速和释放从这些来源还没有完全理解。我将描述我们如何使用高精度AMS-02正电子数据来约束银河系脉冲星群的主要特性和解释观测到的通量所需的正电子加速度。这是通过模拟大量的银河系脉冲星人口，最新的自洽建模的脉冲星自旋和演化特性，校准目录观测。通过拟合正电子AMS-02数据以及初级宇宙射线与星际介质碰撞产生的次级分量，确定了主导正电子通量的恒星的物理参数，并评估了不同假设对径向分布、自旋下降特性、银河系传播情景和正电子发射时间的影响。
2022-09-12 astro-ph.HE hep-ph
Testing The Light Dark Matter Hypothesis With AMS
来自银河系中心的伽马射线的光谱和形态，以及从银河系射电灯丝观测到的同步辐射光谱，都被解释为可能是7-10 GeV暗物质粒子在内星系湮灭的信号。在能够产生这些信号的暗物质模型中，湮灭也应该产生$\sim$ 7-10 GeV正电子的显著通量，这可能导致局部宇宙射线正电子谱中独特的隆起状特征。在这封信中，我们表明，虽然这样的功能将很难检测到PAMELA，它可能是由目前运行的AMS实验识别。由于没有已知的天体物理学来源或机制可能产生这样一个尖锐的特征，在7-10 GeV左右的正电子碰撞的观测将大大加强暗物质解释报告的伽马射线和射电异常的情况。
2012-10-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Multimessenger constraints on the dark matter interpretation of the Fermi-LAT Galactic center excess
费米大天区望远镜在银河系中心方向测得的数据中有过量的$γ$射线，这在几份出版物中已有报道。这种过剩，标记为银河系中心过剩（GCE），检测分析数据与不同的星际发射模型，点源目录和分析技术。最近以前所未有的精度测量的GCE的特征都与在我们银河系主晕中湮灭的暗物质粒子（DM）兼容，即使其他解释仍然不排除。我们调查DM候选人，适合所观察到的GCE光谱和空间形态。我们假设一个简单的情况下，DM零化成一个单一的通道，但我们也检查更复杂的模型与两个和三个通道。我们执行一个$γ$射线通量从48个银河系矮球状星系（dSphs）的列表中使用国家的最先进的估计DM密度在这些对象的搜索。由于我们没有从dSphs中发现任何显著的信号，因此我们对湮灭截面设置上限，从而与适合GCE的DM候选者兼容。然而，我们发现，GCE DM信号被排除在AMS-02 $\bar{p}$通量数据的所有强子和半强子湮灭通道，除非扩散晕的垂直尺寸小于2千秒差距-这是在紧张局势与放射性宇宙射线通量和无线电数据。此外，AMS-02 $e^+$数据排除了含有$e^+ e^-$成分的纯通道或混合通道。唯一的DM候选人，适合的GCE光谱，并与结合dSphs分析和AMS-02 $\bar{p}$和$e^+$数据得到的约束条件兼容，完全湮灭成$μ^+μ^-$，具有60 GeV的质量和大致的热截面。
2021-01-26 astro-ph.HE hep-ph
A Common Antimatter Response in AMS-02 Positrons and Antiprotons
Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；Department of Physics, National Cheng Kung University（国立成功大学物理系）
基于AMS-02数据，提出反物质共同响应机制：反粒子（正电子和反质子）在高刚度区域具有相似的刚度依赖性，通过减少后产生延迟暴露而非额外源来解释。
2026-09-30 astro-ph.HE hep-ph
Numerical modeling of cosmic-ray transport in the heliosphere and interpretation of the proton-to-helium ratio in Solar Cycle 24
由于宇宙射线探测的空间实验，如在低地球轨道的AMS和PAMELA任务，或星际空间的旅行者1号航天器，大量收集的多通道和时间分辨的宇宙射线数据已经成为可能。最近，AMS实验发布了新的精确数据，关于CRs中的质子和氦通量，在其任务的前六年中每月测量。AMS数据揭示了一个显着的长期行为的质子-氦比的时间演化的刚性$R = p/Z <$ 3 GV。正如我们在最近的工作中所论证的，这种行为可能反映了行星际空间中低刚度CR的传输特性。特别地，它可以由CR扩散系数的质量/电荷依赖性引起。在本文中，我们提出了我们的发展在银河系和日光层的CR输运的数值模拟。在我们的模型中，并与近似的解析解的帮助下，我们详细描述了CR扩散的性质和随时间变化的质子-氦比的演变之间的关系。
2019-06-28 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Bounds on dark matter interpretation of Fermi-LAT GeV excess
$m_{\rm DM} \approx (10-40)$ GeV的轻暗物质湮灭到标准模型费米子中被认为是费米-LAT数据中GeV能量的伽马射线过剩的可能来源。在本文中，我们研究了可能的模型独立的签名等暗物质模型在其他实验，如AMS-02，对撞机，和宇宙微波背景（CMB）测量。指出第一代费米子末态不符合现有的实验数据。目前，AMS-02正电子测量提供了严格的界限，暗物质湮灭到轻子末态的横截面，和$e^+e^-$末态是在严重的张力与此约束，如果不排除。$e^+e^-$通道将在ILC和未来CMB测量的早期阶段进行补充验证。轻夸克终态（$q\bar q$）相对强烈地受到LHC和暗物质直接探测实验的约束，尽管这些边界是依赖于模型的。暗物质湮灭进入$q\bar{q}$通道的信号将受到AMS-02反质子数据的限制，这些数据将在不久的将来发布。在乐观的情况下，来自附近星系（星团）和星系中心的漫射射电辐射可能会提供另一种暗示或限制暗物质湮灭。
2014-10-22 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Reanalysis of the Systematic Uncertainties in Cosmic-Ray Antiproton Flux
本研究通过全局贝叶斯分析全面评估宇宙射线反质子通量的系统不确定性，发现最新 AMS-02 数据支持纯次级起源，不支持 10 GeV 处的反质子超出及相关暗物质解释。
2024-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino Mass and Dark Matter in light of recent AMS-02 results
我们研究了一个简单的扩展标准模型的电弱三重标量场补充，以适应小中微子质量的II型跷跷板机制，而额外的单重标量场可以发挥冷暗物质（DM）在我们的宇宙中的作用。这个DM候选者在很宽的模型参数空间范围内都是亲轻子的，并且由于它的湮灭而产生的轻子通量携带着关于中微子质量等级的信息。使用最近发布的高精度数据，从AMS-02实验的正电子分数和通量，我们检查DM解释的观察到的正电子过剩在我们的模型中的两个运动学上不同的方案与DM和三重标量质量（a）非简并（$m_{\rm DM}\gg m_Δ$），和（b）准简并（$m_{\rm DM} \simeq m_Δ$）。我们发现，在中微子质量为正常等级的情况下，（a）和（b）都可以得到与AMS-02数据的良好拟合，而反等级的情况则有些不利。虽然我们需要一个更大的提升因子的正常层次的情况下，这仍然是符合目前的上限来自费米LAT和冰立方数据的情况（a）。此外，PAMELA数据所建议的多余的反质子通量的情况下设置的DM-核子自旋无关的弹性散射截面，这是强于现有的DM直接检测约束从LUX在AMS-02的首选DM质量范围内的间接上限。
2014-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
On the stochastic nature of Galactic cosmic-ray sources
近年来对宇宙线核和轻子谱的精确测量揭示了多种特征的存在，例如PAMELA和AMS-02观测到的、最近由DAMPE和CALET证实的$\sim 300$ GV刚性处的谱断裂，DAMPE报道的H和He核在$\sim 10$ TV处的谱软化，证实了NUCLEON和CREAM先前的暗示，AMS-02揭示了电子谱中$\sim 40$ GeV处斜率的微小变化，以及间接（HESS，MAGIC和VERITAS）和直接（DAMPE，CALET）测量总（电子+正电子）轻子谱所报告的$\sim$ TeV处的大光谱突变。在所有这些情况下，这些特征可能反映了局部宇宙射线源的偶然存在，从而导致平均预期光谱的明显重塑。所有这些建议都必须面对这样一个来源存在的可能性有多大的问题，我们在这里以定量的方式解决这个问题。我们研究了源在空间和时间中随机分布的统计特性，以及银河系的螺旋结构对轻核（p和He）和轻子（电子和正电子）在不同能区的光谱的影响。
2021-12-07 astro-ph.HE
A Multi-frequency analysis of dark matter annihilation interpretations of recent anti-particle and gamma-ray excesses in cosmic structures
费米-LAT观测到的银河系中心的γ射线过剩，以及PAMELA、AMS和AMS-2的反粒子过剩，以及最近在网状物2矮星系中发现的费米-LAT过剩，都被认为是与中性伴子暗物质相一致的特征。这些都是特别感兴趣的中性伴子湮灭模型，适合这些意见可能有可观察到的后果，从无线电伽马射线发射。由于暗物质被认为是宇宙结构的主要物质组成部分，这些多频率的结果也应该是整个质谱结构所共有的。因此，在这项工作中，我们作出预测的多频谱的三个著名的来源占主导地位的暗物质，例如后发座星系团，星系M81，天龙座矮星系使用的模式有利于暗物质解释上述意见。我们特别注意这些模型的后果时，他们的横截面重新正规化，重现最近观察到的伽马射线过剩的网状物-2矮星系，这抛出了暗物质的解释，这种过剩成疑问。我们发现Coma和Draco的多频数据不利于AMS、PAMELA和Fermi反粒子过剩的暗物质解释。从费米-LAT银河系中心观测得出的模型存在较小的冲突。我们确定的平方公里阵列，切伦科夫望远镜阵列，以及ASTROGAM和ASTRO-H卫星的研究模型的检测前景。这表明ASTRO-H很适合探测中性伴子湮灭产生的X射线辐射。因此，下一代实验的多频观测将使中性伴子参数空间具有前所未有的灵敏度。
2016-04-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Theoretical interpretations of DAMPE first results: a critical review
DAMPE实验最近发表了关于轻子（$e^+ + e^-$）宇宙射线（CR）通量的第一个结果。这些结果是重要的，因为他们占的第一个直接检测的轻子打破周围的能量为1 TeV，并确认了地面切伦科夫探测器的发现。同时，它们揭示了光谱中一个新的高能特征，当被解释为亲轻暗物质湮灭的典型特征时，这在理论方面引发了很多兴奋。在这篇文章中，我主要关注轻子破缺的理论认识。然后，我快速回顾了更具投机性的线状DAMPE过剩的状态，其天体物理（脉冲星）或奇异（暗物质）解释受到多信使天文学的强烈限制。
2018-06-18 astro-ph.HE hep-ph
Looking for a charge asymmetry in cosmic rays
通过引入一个简单的求和规则，我们结合了PAMELA和FERMI-LAT宇宙线实验的数据。这允许调查是否轻子过剩观察到这些实验是电荷对称或不。我们还展示了如何使用这些数据来预测AMS-02实验尚未探索的能量下的正电子分数。
2011-04-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the dark matter interpretation of the positron excess with $γ$-ray data
该研究结合AMS-02正电子超出数据与银心、矮星系的γ射线观测上限，约束暗物质湮灭参数，发现仅质量约500GeV、湮灭为μ+μ-的暗物质可同时符合两类观测，其他湮灭道贡献有限。
2023-05-03 astro-ph.HE hep-ph
A Common $\sim$55 GeV Inelastic Dark Matter Origin of the LZ, Fermi-LAT, and AMS-02 Excesses and Paleo-Detector Prospects
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出轻子恐惧非弹性暗物质模型解释LZ实验2.6σ异常，并通过多信使分析和古探测器预测为该模型提供验证途径。
2026-10-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A diffusive origin for the cosmic-ray spectral hardening reveals signatures of a nearbysource in the leptons and protons data
在这项工作中，我们的目标是再现，同时，在$\sim 10 \, \mathrm{TeV}$的宇宙射线质子谱的光谱特征，最近报道的DAMPE合作，连同光谱中断在$\sim 1 \, \mathrm{TeV}$测量的H.E.S.S.在轻子谱中。这些特征被解释为附近一个隐藏的宇宙射线加速器的特征。我们表明，这种解释是一致的偶极各向异性的数据，只要刚性缩放的扩散系数的特点硬化在$\sim 200 \, \mathrm{GV}$，建议由AMS-02合作的高精度测量的轻核数据。这种刚性依赖的扩散系数始终适用于大规模的扩散宇宙射线海以及附近的源注入的粒子。
2021-11-19 astro-ph.HE
Perspective on the cosmic-ray electron spectrum above TeV
AMS-02以前所未有的精度测量了宇宙射线电子（加上正电子）谱，最高可达~TeV。在10 GeV以上的能量下，谱线可以很好地用幂律描述，没有明显的特征。一年前发射的卫星仪器暗物质粒子探测器（DAMPE）将以高能量分辨率测量高达10 TeV的电子光谱。TeV以上的宇宙电子可能来自少数的局部宇宙线源，例如超新星遗迹。因此，可以预期在高能量下的光谱特征，例如截止和凸起。在这项工作中，我们给出了一个仔细的研究的电子光谱的角度超过TeV。首先，我们检查我们的天体物理源模型上的最新的轻子数据AMS-02的自洽图片。然后重点讨论了TeV以上的电子贡献源。根据本地源的性质（特别是船帆座的性质），DAMPE可能会在未来探测到TeV以上的电子光谱中的有趣特征。
2016-11-30 astro-ph.HE hep-ph
Anisotropic diffusion modeling of cosmic-ray lepton propagation
Faculty of Physics, M.V. Lomonosov Moscow State University (MSU)（莫斯科国立大学物理系）；Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University (MSU)（莫斯科国立大学索别尔廷核物理研究所）
本文利用DAMPE和H.E.S.S.的观测数据，结合AMS-02正电子分数，通过各向异性空间变化扩散框架分析宇宙射线电子-正电子谱，发现扩散张量的空间依赖性和各向异性能准确描述本地电子和正电子数据，得出注入谱指数γ=2.169，与扩散激波加速理论一致。
2026-04-24 astro-ph.HE
Spectra of cosmic ray electrons and diffuse gamma rays with the constraints of AMS-02 and HESS data
最近，AMS-02报告了他们对宇宙射线（CR）的观测结果。除了AMS-02的数据，我们添加HESS数据，以估计CR电子和扩散的伽马射线以上TeV的光谱。在传统的扩散模型中，利用GALRPOP软件包对CR电子和扩散γ射线的光谱特征进行了全局分析。结果表明，简单的幂律定律不能完全再现CR电子主分量的谱结构，其对应的破缺约为100 GeV。在99% C.L.，裂缝以上的注入指数从2.54下降到2.35，而裂缝以下的注入指数仅在2.746 - 2.751之间。CR电子的谱也不需要加入TeV截止来匹配HESS数据的特征。基于CR电子通量与其主要成分之间的差异，预测的CR正电子过剩与脉冲星或暗物质的解释是一致的。利用AMS-02和HESS资料对银河系扩散γ射线进行了间接约束分析，发现在高纬地区，银河系扩散γ射线通量与Fermi-LAT的GeV资料一致。结果表明，从高纬到低纬，逆康普顿散射（IC）分别在几百GeV到几十TeV的能量范围内占主导地位，在20 TeV能量范围内，银河系各区域的漫射γ射线通量均小于CR电子通量。
2015-10-05 astro-ph.HE
Scrutinizing the impact of the solar modulation on AMS-02 antiproton excess
本研究考察太阳调制对AMS-02反质子超出量的影响，通过分析三种调制模型和两种不确定性处理方法，发现DM信号显著性高度依赖模型选择，并指出需精细太阳调制模型以准确解释数据。
2025-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Solar and nuclear physics uncertainties in cosmic-ray propagation
AMS实验最近公布的关于宇宙射线（CR）的初级光谱和次级与初级比的数据可以对CR加速和银河系中传输的天体物理模型构成严格的约束，从而为通过反物质搜索暗物质提供了一个强大的天体物理背景基线。然而，CR传播模型受到其他重要不确定性来源的影响，特别是来自太阳调制和核碎裂的不确定性，仅使用AMS数据无法改善这些不确定性。目前的工作旨在评估这些不确定性及其在解释新的AMS数据的硼碳比（B/C）的相关性。使用改进的模型CR运输太阳调制估计Underground对各种类型的测量约束：每月解决的CR数据收集的气球出生或空间任务，星际通量数据从旅行者-1号航天器，计数率从地面的中子监测探测器。利用半经验截面公式，通过对同位素分辨和电荷变化反应的测量，估计了核碎裂的不可逆性。我们发现，一个适当的数据驱动的太阳能调制处理可以保证所需的精度水平，与B/C比的最新数据的精度提高相比。另一方面，核能的不确定性在很大的能源范围内是一个严重的限制因素。因此，我们强调需要建立一个专门的计划，在$\mathcal{O}$（100 GeV）的能量尺度的横截面测量。
2018-07-27 astro-ph.HE hep-ph
HAWC Observations Strongly Favor Pulsar Interpretations of the Cosmic-Ray Positron Excess
伽马射线望远镜HAWC最近对Geminga和B 0656 +14双星的测量（以及Milagro早期的测量）表明，这些天体产生了大量的高能电子通量。在本文中，我们使用的非常高的能量的伽马射线强度和光谱的这些恒星来计算和约束它们的预期贡献的本地宇宙射线正电子谱。在能够再现所观察到的伽马射线发射特征的模型中，我们发现，伽马星总是产生一个高能正电子通量，其在光谱和幅度上与PAMELA和AMS-02测量的正电子分数相似。根据这一结果，我们得出结论，很可能是双星提供了长期令人困惑的宇宙射线正电子过剩的主要贡献。
2017-02-27 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
PAMELA and AMS-02 positron and electron spectra are reproduced by three-dimensional cosmic-ray modeling
PAMELA合作最近发布了1至300 GeV之间的$e^+$绝对光谱，以及之前在同一时期测量的正电子分数和$e^-$光谱。我们使用新开发的三维升级的DRAGON包来模拟这些数据。这个代码允许我们考虑一个现实的螺旋臂源分布在银河系中，这影响了传播光谱的高能量形状。在低能量下，我们处理太阳调制的HelioProp代码，并比较其结果与使用通常的力场近似。我们表明，所有PAMELA数据集可以一致，准确地，描述在一个标准的背景上的电荷对称的$e^+$ + $e^-$额外的组件与更硬的注入光谱添加，这种额外的贡献是峰值约1 - 10 TeV，可能来自位于银河系武器的源的扩散人口。这是第一次，我们计算所需的能量，以维持这样一个相关的正电子流量在银河系中，发现它是自然兼容的天体物理起源。我们考虑了几个参考传播设置，我们发现，模型与低（或零）的再加速-调整对轻核数据-很好地描述PAMELA轻子和强子数据，不需要引入一个低能量的质子和氦的光谱，因为它将需要高的再加速模型。我们还比较了我们的模型与初步$e^-$和$e^+$绝对光谱最近测量的AMS-02。我们发现，这些数据，从正电子分数单独推断不同，有利于高能量截止（约10 TeV）的额外组件，如果这是唯一产生的银河系武器。如果调用了来自强大的$e^-$ + $e^+$附近加速器的相关贡献，则可以允许较低的截止值。
2014-04-14 astro-ph.HE
Inference of the Local Interstellar Spectra of Cosmic Ray Nuclei Z<=28 with the GalProp-HelMod Framework
银河系宇宙射线（CR）的组成和光谱对于研究各种环境和不同尺度下的高能过程、解释伽马射线和微波观测、解开新现象的可能特征以及理解我们当地的银河系邻居至关重要。自推出以来，AMS-02已对反质子、电子、正电子和原子核（H-O、Ne、Mg、Si）的光谱进行了出色的质量测量。这些测量导致了一些突破，然而，较重的核，特别是低丰度核的光谱预计要到任务后期才能得到。同时，将AMS-02的公布结果与HEAO-3-C2的早期数据进行比较，表明HEAO-3-C2数据可能受到未记录的系统误差的影响。利用这些数据来弥补AMS-02测量数据的不足可能会导致重大错误。在本文中，我们表明，HEAO-3-C2数据的一部分匹配AMS-02测量相当不错，可以与旅行者1号和ACE-CRIS数据一起使用，以预测尚未释放的原子核的局部星际光谱（LIS）。我们还更新了我们已经发表的LIS，以提供能量范围从1 MeV/核子到~100-500 TeV/核子的H-Ni的完整集合，从而覆盖能量的8-9个数量级。我们的计算采用GalProp-HelMod框架，该框架被证明是推导CR反质子、电子和核H-O的LIS的可靠工具。
2021-09-06 astro-ph.HE
The Connection Between the Positron Fraction Anomaly and the Spectral Features in Galactic Cosmic-Ray Hadrons
最近关于银河宇宙线轻子和强子的数据引起了两个令人兴奋的问题：在轻子方面，在~10 - 300 GeV能量下，CR正电子分数e+/（e- + e+）上升的起源;在强子方面，在~TeV能量下，在CR质子和核中观察到的光谱硬化的性质。轻子异常表明附近存在e+/-源。有人提出，通过CR强子与周围介质的相互作用，可以在附近的超新星遗迹（SNRs）内产生高能正电子。这种机制的一个独特的预测是硼碳比的高能上升，这还没有被观察到。它还需要旧的SNR（无效的磁场放大和慢冲击速度），这不能解释观察到的CR强子谱膝能量（~5 PeV）。我们提出了一个新的图片，除了这样一个附近的CR加速器，CR强子的高能谱提供了大规模的人口的SNR，平均年轻，可以有效地加速CR到膝盖。在这种情况下，CR强子的谱硬化可以自然地解释为两个分量之间的跃迁。正如我们将要展示的，我们的双组分模型打破了正电子分数和硼碳比之间的联系，根据数据，现在预测硼碳比随着能量的增加而减少。即将到来的AMS数据将是测试这一模型的关键。
2015-04-15 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical origins of TeV features in the cosmic-ray lepton spectrum
School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本研究在统一传播框架下，结合GALPROP模型与格林函数方法，探讨邻近脉冲星等天体物理源对宇宙射线轻子能谱TeV结构的贡献，为区分其与暗物质等奇特解释提供诊断依据。
2026-08-11 astro-ph.HE
Inhomogeneous diffusion model for recent data on high-energy cosmic rays
AMS协作组最近发布了关于高能宇宙射线（CR）轻子和质子的精确数据。在CR核的测量方面也取得了令人感兴趣的进展，例如硼碳比或锂谱，直到TeV/核子能量。为了提供一个描述这些数据，我认为CR传播的扩散模型，它允许在星系晕的CR扩散特性的纬度变化。我讨论的作用，高精度的数据轻CR核坚决测试这个模型和关键的传播参数。
2015-10-30 astro-ph.HE
An Interpretation of the Cosmic Ray $e^+\, +\, e^-$ Spectrum from 10 GeV to 3 TeV Measured by CALET on the ISS
CALET的$e^+\, +\, e^-$谱高达3 TeV和AMS-02的正电子谱高达500 GeV的联合解释进行，并对结果进行了讨论。为了参数化背景电子通量，我们假设一个平滑破碎的幂律谱与指数截止的电子和适合这个参数化的测量，无论是脉冲星或3体衰变的费米子暗物质作为额外的电子-正电子对源负责的正电子过剩。我们发现，根据背景的参数，暗物质衰变和脉冲星模型可以解释组合测量。虽然暗物质衰变的情况是由费米-LAT $γ$射线测量的约束，我们表明，三体衰变的800 GeV的暗物质可以兼容的$γ$射线通量测量。我们基于五年数据采集的模拟数据，讨论了CALET从一般脉冲星源场景中辨别衰变暗物质模型的能力。
2018-10-22 astro-ph.HE
