Revisit of cosmic ray antiprotons from dark matter annihilation with updated constraints on the background model from AMS-02 and collider data
我们研究了宇宙线反质子的传播，质子注入，太阳调制参数的基础上，最新的AMS-02数据在地球附近和旅行者数据在本地星际空间，和反质子产生的截面质子碰撞的基础上，新的对撞机数据更新的约束。我们使用贝叶斯方法来适当地考虑模型预测的背景和反质子的暗物质（DM）湮灭组件的不确定性。我们发现，包括一个额外的组件的反质子湮灭的DM粒子到一对夸克可以改善AMS-02的反质子数据的拟合显着。DM粒子的最佳质量约为$60\sim100$ GeV，湮没截面约为DM的热产生（$\langleσv\rangle \sim O(10^{-26})$ cm $^3$ ~s $^{-1}$）。
2018-05-30 astro-ph.HE hep-ph
AMS-02 antiprotons, at last! Secondary astrophysical component and immediate implications for Dark Matter
利用AMS-02实验刚刚公布的最新质子和氦通量，我们重新评估了次级天体物理反质子质子比及其不确定性，并将其与AMS-02早期报道的反质子比进行了比较。我们没有发现明确的证据表明，在预期方面存在明显的超额。然而，一些偏好平坦的能量依赖的扩散系数开始出现。此外，我们提供了第一个评估的空间留给外来成分，如银河系暗物质湮灭或衰变，产生新的严格的约束。
2015-09-09 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-ray antiprotons in the AMS-02 era: A sensitive probe of dark matter
宇宙射线反质子是天体粒子物理学的有力工具。虽然大量测量的反质子与次级起源一致，但AMS-02实验的精确数据为我们提供了令人鼓舞的前景，以寻找次主导的主要成分，例如来自暗物质。在这篇简短的评论中，我们讨论了最近的限制重暗物质，以及一个试探性的信号，从湮灭的暗物质与质量$\lesssim 100$ GeV。我们强调的特殊作用的系统误差，可以影响信号。特别是，我们讨论了最近的进展，在AMS-02数据中的次级生产截面和相关误差的建模，主要来源于探测器中的宇宙射线吸收的截面的不确定性。
2021-02-28 astro-ph.HE hep-ph
AMS-02 antiprotons and dark matter: Trimmed hints and robust bounds
基于AMS-02的4年反质子数据，给出了几个典型末态通道的暗物质湮灭截面与质量的关系。我们使用最近的宇宙射线传播模型，一个现实的治疗实验和理论误差，并更新计算输入反质子光谱的基础上最近发布的PYTHIA代码。我们发现，报告的DM信号的提示是统计上不显著的，一个适当的处理错误是可信的结论是至关重要的。反质子边界DM湮灭是最严格的，探测热DM高达TeV规模。传播模型和DM晕配置文件的界限的依赖性也被量化。当应用于7年AMS-02数据集时，初步估计得出了类似的结论，但也表明对未来可能的DM过量声明要格外谨慎。
2022-03-30 astro-ph.HE hep-ph
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
Limits on the Dark Matter from AMS-02 antiproton and positron fraction data
利用AMS-02反质子比和正电子分数的测量数据，我们推导出了暗物质湮灭的截面和寿命的极限。在推导的限制，我们考虑的情况下，次级粒子加速超新星遗迹（SNRs）已被认为是能够合理地占AMS-02高能量正电子/反质子分数数据。我们参数化的次级粒子加速的SNR的贡献，然后拟合观测数据内的常规宇宙线传播模型，采用GALPROP程序。我们使用似然比检验来确定95 $\%$置信水平的上限可能的暗物质（DM）的反质子/正电子分数测量AMS-02的贡献。我们的极限比矮球状卫星星系的Fermi-LAT γ射线Pass 8数据所设定的极限更强。我们还表明，太阳调制（宇宙射线传播）参数可以发挥不可忽视的作用，在修改的约束的暗物质湮灭截面和寿命的$m_χ<100$ GeV（$m_χ>100$ GeV），其中$m_χ$是静止质量的暗物质粒子。利用这一结果，我们也限制了暗物质的有效场论。
2015-10-17 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting the AMS-02 antiproton excess: The role of correlated errors
宇宙射线反质子是研究银河系天体粒子物理过程的一个重要诊断工具。虽然大部分测得的反质子与次级来源一致，但几项研究发现AMS-02数据中存在次要主要成分的证据。在这篇论文中，我们重新考虑了可能影响信号的系统误差。特别重要的是AMS-02系统误差中的未知相关性，其中主要的相关性与探测器中宇宙射线吸收的截面有关。我们计算它们的相关性在一个仔细的重新评估核散射数据，利用Glauber-Gribov理论引入一个受欢迎的冗余，我们探索在一个全球性的适合。包含相关误差对信号的重要性具有显著影响。特别是，分析变得更敏感的扩散模型在低刚度。对于超出单幂律扩散的最小扩展，全局显著性下降到1 $σ$以下，严重质疑该发现的稳健性。
2021-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Can AMS-02 discriminate the origin of an anti-proton signal?
间接搜索可以用来测试暗物质模型对预期的信号在各种渠道，特别是反质子。随着越来越高能量的反质子数据的获得，重要的是要用其他天体物理学来源来检验暗物质假说，例如超新星遗迹中的秒加速。我们调查了两个信号从不同的黑暗模型和不同的超新星遗迹参数，预测AMS-02，并表明，他们提出了一个显着的简并。
2014-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter or correlated errors: Systematics of the AMS-02 antiproton excess
几项研究指出，AMS-02的反质子谱在10-20 GV的刚性处有过量。它的光谱特性被发现与质量为50-100 GeV的暗物质粒子一致，这种粒子以大致的热速率湮灭强子。在这项工作中，我们重新调查的反质子过剩，包括所有相关的系统误差的来源。最重要的是，我们执行一个现实的估计AMS-02系统误差的相关性，这可能会“假”的暗物质信号。在相关的刚性范围内的主导系统学起源于探测器材料内宇宙射线吸收的截面的不确定性。对于第一次，我们计算它们的相关性内的完整的Glauber-Gribov理论的非弹性散射。AMS-02的相关性以协方差矩阵的形式进入我们对暗物质的光谱搜索，我们将其公开提供给宇宙射线社区。我们发现，全球意义的反质子过剩减少到1 $σ$以下，一旦所有的系统学，包括推导出的AMS-02的错误相关，考虑。在AMS-02反质子数据中，在10-10000 GeV的质量范围内没有发现暗物质信号的明显偏好。
2020-10-05 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
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
AMS-02 antiprotons' consistency with a secondary astrophysical origin
AMS-02实验将宇宙射线物理学带入了精确时代。在一篇配套论文中，我们设计了一种改进的方法来校准B/C数据的传播模型。在这里，我们提供了一个强大的预测的$\bar{p}$通量，占几个来源的不确定性及其相关性。结合相关矩阵的$\bar{p}$数据，我们表明，后者是一致的次要来源。本文介绍了关键要素相关的暗物质搜索在这个频道，特别是通过指出固有的困难，在实现预测的100%的精度。
2020-04-10 astro-ph.HE hep-ph
Prospects to verify a possible dark matter hint in cosmic antiprotons with antideuterons and antihelium
宇宙射线是研究银河系中暗物质湮灭的重要工具。最近，在AMS-02测量的反质子谱中发现了暗物质湮灭的可能线索，尽管结果可能受到理论不确定性的影响。另一个检验其暗物质解释的补充方法是观测宇宙射线中的低能反核。我们确定的机会，观察反氘核与GAPS和AMS-02，和正在进行的AMS-02反氦搜索的影响。我们发现，相应的反氘信号是在GAPS和AMS-02的检测电位。如果，更保守地说，假定的信号被认为是DM湮灭的上限，我们的结果将表明最高可能的反氘和反氦通量与当前的反质子数据兼容。
2018-05-03 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
Novel dark matter constraints from antiprotons in the light of AMS-02
利用AMS-02的精确测量，我们评估了宇宙射线反质子观测中的暗物质（DM）极限。我们适当地考虑到宇宙射线传播的不确定性拟合在同一时间DM和传播参数，并边缘化后者。我们发现一个显着的DM信号（~4.5西格玛）的DM质量接近80 GeV的指示，强子湮没截面接近的热值，西格玛v ~3e-26 cm 3 s-1。有趣的是，这个信号与DM对银河系中心伽马射线过剩的解释是一致的。信号的确认将需要对系统不确定性进行更准确的研究，即，反质子生产截面，太阳调制效应的建模。解释AMS-02的数据在强子DM湮灭的上限，我们得到强有力的约束，排除DM质量低于约50 GeV的热湮灭截面，在约150和500 GeV之间的范围内，即使是保守的传播方案。除了80 GeV的范围外，我们的极限是矮星系伽马射线观测极限的4倍。
2017-05-12 astro-ph.HE hep-ph
Simplified dark matter models in the light of AMS-02 antiproton data
在这项工作中，我们进行了分析，最近AMS-02的反质子通量和反质子比的简化的暗物质模型的框架。为了预测AMS-02观测值，我们采用了由观测到的核通量确定的传播和注入参数。我们假设暗物质粒子是狄拉克费米子暗物质，具有疏轻子赝标或轴向矢量介体，仅耦合到标准模型夸克和暗物质粒子。我们发现AMS-02的观测结果在不确定性范围内与暗物质假说是一致的。在68%的置信水平下，对于赝标介质的湮灭，反质子数据倾向于暗物质（介质）质量在700 GeV-5 TeV之间，对于轴矢量介质的湮灭，反质子数据倾向于大于700 GeV（200 GeV-1 TeV）。AMS-02的数据要求在赝标量（轴向矢量）介质的简化模型中，有效的暗物质湮灭截面在1 × 10 ^{-25} --1 × 10 ^{-24}（1 × 10 ^{-25} --4 × 10 ^{-24}）cm ^3/s范围内。本文还讨论了LHC和Fermi-LAT的限制。
2016-12-30 hep-ph
Possible dark matter annihilation signal in the AMS-02 antiproton data
利用最新的AMS-02宇宙线反质子通量数据，寻找潜在的暗物质湮灭信号。关于传播、源注入和太阳调制的背景参数不是假定{ \it先验}的，而是基于从最近的B/C比和质子数据测量推断的结果。可能的暗物质信号被纳入模型自洽贝叶斯框架下。与只考虑天体物理背景的假设相比，我们发现暗物质信号更有利。暗物质粒子的静止质量为$\sim 20-80$ GeV，速度平均强子湮灭截面约为$(0.2-5)\times 10^{-26}$ cm $^{3}$ s $^{-1}$，与考虑银河系中心GeV过量和/或矮球状星系网状物2和杜鹃座III的弱GeV辐射所需的截面一致。对暗物质湮灭模型的严格约束也被设定在一个很宽的质量区域。
2017-05-11 astro-ph.HE hep-ph
Galactic cosmic-ray propagation in the light of AMS-02: I. Analysis of protons, helium, and antiprotons
我们提出了新的约束宇宙射线在银河系中的传播使用最近精确测量的质子和氦光谱从AMS-02，连同初步AMS-02数据的反质子质子比。为了有效地探索大的（高达11维）参数空间，我们采用了嵌套采样算法，如在\textsc{MultiNest}包中实现的，与\textsc{Galprop}代码连接以计算模型预测的光谱。我们使用VOYAGER质子和氦数据，采样本地星际光谱，以约束太阳调制潜力。我们发现银河系磁场的湍流受到很好的约束，即，$δ=0.30^{+0.03}_{-0.02}(stat)^{+0.10}_{-0.04}(sys)$，不确定性主要是系统效应。系统的不确定性确定检查的结果的鲁棒性的最小刚性切割用于拟合的数据（从1 GV到5 GV），传播的情况下（对流与无对流），和反质子生产截面的知识的不确定性。对流和reaccelaration被发现是退化的，而不是很好的约束奇异时，使用的数据高于5 GV。使用1 GV以上的数据需要再加速，$v_{\rm A}=25\pm2$ km/s，尽管这个值可能会受到太阳调制中的低能系统不确定性的显著影响。在即将发表的配套论文中，我们研究了AMS-02测量对锂，硼和碳的限制。
2017-02-07 astro-ph.HE hep-ph
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
Upper limits on DM annihilation cross sections from the first AMS-02 antiproton data
AMS-02合作组首次测量的反质子与质子比与常规宇宙线秒数在$\sim 10-100$ GeV动能范围内的预期一致，在$\sim 300$ GeV以上的动能范围内，它可以转化为暗物质湮灭截面的严格上限。使用GALPROP代码，我们推导出在各种传播模型和DM配置文件的上限。我们表明，在“传统”的传播模型，对于$q\bar q$，$b\bar b$，和$WW$的最终状态，约束可以更严格的比来自最近的费米-LAT伽玛射线数据的矮球状卫星星系。利用典型的最小值，中位数和最大值模型从以前的全球拟合，我们表明，上限的变化是大约五个因素。讨论了DM对高能$\bar p/p$数据贡献的可能性。
2015-08-27 astro-ph.HE hep-ph
Implications of the first AMS-02 antiproton data for dark matter
讨论了AMS-02 $\bar p/p$数据对宇宙射线传播和暗物质（DM）性质的影响。使用各种扩散再加速（DR）传播模型，可以得到非常保守的上限DM湮灭截面。结果表明，这些极限与矮球状卫星星系的费米-LAT伽马射线数据是一致的。在当前的数据中，$\sim 100$ ~GeV以上的$\bar p/p$谱的平坦化仍然为TeV尺度的DM粒子留下了一些空间。需要更多的高动能反质子数据来约束DM粒子的性质。
2015-08-27 hep-ph
Antiprotons from Dark Matter: Current constraints and future sensitivities
系统分析了当前和未来宇宙线反质子测量对暗物质性质的影响。我们发现：1）PAMELA的当前数据对湮灭和衰变DM施加了约束，这些约束类似于（甚至略强于）来自费米伽马射线的最严格的边界，对于强子通道和天体物理参数的基准选择。2)即将到来的数据从AMS-02有能力改善这些约束略小于一个数量级，甚至探测热遗迹DM在30-200 GeV的范围内，强子通道。然而，随着天体物理参数选择范围的扩大，约束条件的不确定性将在一到两个数量级之间。然后，我们探索早期AMS-02的能力，数据重建的情况下，积极检测到一个显着的过量（归因于DM湮灭）的背景下的潜在DM属性。对于强子通道，我们发现AMS-02应该能够在一定程度上确定DM质量和截面，但不能确定具体的湮灭通道和分支比。如果允许其他更奇特的湮灭通道，重建将更具挑战性。
2013-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Search in Space: Combined Analysis of Cosmic Ray Antiproton-to-Proton Flux Ratio and Positron Flux Measured by AMS-02
太空中的暗物质搜寻已经进行了很多年。宇宙线光子、带电反粒子和中微子的测量是间接寻找暗物质的有用工具。宇宙射线的反粒子能谱具有几个令人兴奋的特征，如AMS-02实验精确测量的能量为10 - 500 GeV的未预料到的正电子过剩和能量为60- 450 GeV的反质子/质子的显著扁平，这些特征不能用星际介质中的次级产生同时解释。在这项工作中，我们报告的宇宙射线反质子和正电子谱所产生的暗物质上的空间依赖的传播模型的二次生产的顶部的组合分析。本文分别利用EPOS LHC和QGSJET-II-04 m两台最新的蒙特卡罗发生器，从反质子产生的截面讨论了系统学问题。我们比较了他们的结果。在EPOS LHC的情况下，我们发现暗物质对湮灭到分支比为100%的τ轻子通道是唯一可能解释数据的单通道方案。另一方面，在QGSJET-II-04 m的情况下，不存在单个可能的信道。我们还提出了可能的双通道方案的基础上，这两个蒙特卡洛发生器。
2018-04-18 astro-ph.CO hep-ex 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
A systematic study on the cosmic ray antiproton flux
最近，AMS-02合作组公布了宇宙反质子质子比$\bar{p}/p$和$\bar{p}$通量的测量结果，其精度高达$\sim 450\,\mathrm{GeV}$。在这项工作中，我们进行了一个系统的分析宇宙线与星际气体相互作用产生的次级反质子流量。预测的不确定性来源于宇宙线传播过程和强子相互作用模型。虽然AMS-02的$B/C$比值数据很好地控制了特定模型的宇宙线传播参数，但$B/C$数据不能区分不同的传播模型。还计算了宇宙线界普遍采用的几种强子相互作用模型的$\bar{p}$通量。然而，不同的强子模型的结果并不收敛。我们发现EPOS LHC模型，这似乎是非常适合对撞机的数据，预测稍低的$\bar{p}/p$比AMS-02的数据在高能量端。最后，我们从AMS-02的$\bar{p}/p$比率导出了不同传播模型和强子相互作用模型下暗物质湮灭截面的约束条件。
2016-12-13 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter with multi-annihilation channels and AMS-02 positron excess and antiproton
AMS-02在测量宇宙射线中的正电子分数方面提供了前所未有的统计数据。这可能提供了一个独特的机会，以区分来自各种暗物质（DM）湮灭通道的正电子光谱，如果DM是这种正电子过剩的来源。因此，我们考虑的情况下，DM可以湮灭成轻子，夸克，和大量的规范玻色子通道同时浮动分支比来检验这一假设。我们还研究了MAX，MED，MIN和DC扩散模型以及等温，NFW和Einasto DM密度分布对我们的结果的影响。我们发现了两个参数区域，可以满足AMS-02 $\frac{e^+}{e^++e^-}$和$\bar{p}/p$数据集在95\% CL。i）在NFW-MIN与$M_χ\subset[10,30]$ TeV的组合下。ii）在Einasto-DC与$M_χ\subset[500,1500]$ GeV的组合下。
2016-01-13 hep-ph
Antiprotons from dark matter annihilation through light mediators and a possible excess in AMS-02 $\bar{p}/p$ data
我们表明，在暗物质（DM）粒子湮灭通过光介质的情况下，最终状态的宇宙射线粒子的能谱强烈依赖于介质质量。对于终态反质子，当介质质量与$\pbar p$产生阈值相当时，出现具有相对窄峰的光谱。有趣的是，AMS-02关于$\pbar/p$通量比的最新数据暗示，在$\sim100-450$ GeV的能量范围内，在预期的背景上有一个类似凸点的过量。我们表明，这样一个轻介质的情况下，最新的AMS-02数据的DM直接湮灭到标准模型粒子的情况下，从内部超新星遗迹（SNRs）产生的反质子是有利的，是一致的上限来自费米-LAT数据的伽马射线对矮球状星系。能量在450 GeV以上的$\pbar/p$通量比预计将随能量迅速下降，这可以很容易地与其他两种情况区分开来，因为它们预测该比率将变平或上升到多TeV区域。
2016-11-14 hep-ph
Wino Dark Matter in light of the AMS-02 2015 Data
AMS-02合作最近报道了反质子与质子的比率，其准确性有所提高。考虑到宇宙射线的产生和传播的不确定性，观测到的比率仍然与次级天体物理学的反质子与质子比率相一致。然而，研究观测到的光谱是否可以用一种强烈激发的暗物质来解释，也就是维诺暗物质，仍然是一件诱人的事情。正如我们将展示的，我们发现来自维诺湮灭的反质子通量可以很好地解释其质量范围为2.5-3 TeV的观测光谱。与质量约为3 TeV的热Wino暗物质没有湮灭的情况相比，与数据的拟合变得特别好。如果这种可能性是真的，预计该比率将在数百GeV的能量下迅速下降，并且当AMS-02实验在这个更高的能量区域积累足够的数据时，它将在不久的将来得到证实或排除。
2015-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical background and dark matter implication based on latest AMS-02 data
宇宙线正电子和反质子通常被认为是宇宙线核子与星际介质碰撞的产物。然而，这一结论受到最近实验数据的挑战。本文采用最新的AMS-02数据，用GALPROP程序计算CR正、反质子的传播，用QGSJET-II-04模型计算强子相互作用，分析了CR正、反质子的天体物理背景。结果表明，在低能量下，结合再加速和对流项的扩散模型（DCR模型）中CR反质子和正电子通量的预测值与AMS-02数据一致。因此，在低能量下CR反质子的过量是不合理的。在该模型中，CR质子的预测通量与AMS-02数据一致，AMS-02数据在330 GeV以上的硬化特征也匹配。在此基础上，利用AMS-02的CR电子和正电子的总通量，分析了正电子过剩对暗物质湮灭的解释。预测的最佳拟合质量的暗物质是从400 GeV到4 TeV。DCR模型没有给出正电子过剩的不寻常解释。
2018-06-29 hep-ph
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
Dipole-interacting Fermionic Dark Matter in positron, antiproton, and gamma-ray channels
在正电子、反质子和光子通道中考虑了偶极相互作用暗物质湮灭产生的宇宙线信号。正电子通道中的预测信号可以很好地解释费米LAT、PAMELA、HEAT和AMS-01实验中质量大于100 GeV的暗物质的过量正电子分数，增强因子为30-80。实验中反质子与质子的比例不超过这个比例也对这种情况产生了严格的限制。利用这些增强因子，研究了来自星系晕的预测信号和靠近银心区域的单能γ射线（单色光子）信号。还考虑了最近基于费米LAT数据和计划实验AMS-02中单色线的潜在探测的试探性分析的伽马射线过量。
2013-01-21 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Ray Antiprotons at High Energies
宇宙线反质子是探测银河系中暗物质湮灭的有力工具。然而，这个重要通道的灵敏度被次级反质子背景中相当大的不确定性所稀释。在这项工作中，我们改进了次级反质子产生的计算，特别侧重于高能量区。我们采用最新的对撞机数据，并确定了反质子截面的能量大幅增加。这种增加是由违反费曼标度以及增强的奇异超子产生驱动的。最新的反质子产生截面公开提供，可独立用于宇宙射线研究。此外，我们还提供了AMS-02实验的截面不确定度的相关矩阵。在高能量下，新的截面提高了AMS-02数据与宇宙射线中反质子的纯次级起源的兼容性。
2017-01-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Implications for dark matter annihilation from the AMS-02 $\bar{p}/p$ ratio
AMS-02合作组刚刚公布了宇宙反质子与质子比$\bar{p}/p$，其精度高达$\sim 450$ GeV。在这项工作中，我们计算了宇宙线与星际介质相互作用产生的次级反质子，考虑到宇宙线传播的不确定性。通过这些过程预测的$\bar{p}/p$比在传播参数的某些区域中显示出与AMS-02数据的一些张力，但过量并不显著。然后，我们试图从$\bar{p}/p$数据或信号区域的数据青睐的暗物质湮灭截面上的上限。结果表明，AMS-02数据所得到的约束与矮星系Fermi-LAT观测结果相似。暗物质的信号区通常需要$m_χ\sim O(10)$ TeV和$\left<σv\right>\sim\mathcal{O}(10^{-23})~\cm^3~\sec^{-1}$。
2015-04-27 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic ray propagation and dark matter in light of the latest AMS-02 data
AMS-02实验正在以前所未有的精度测量高能带电宇宙射线。我们探讨了利用AMS-02数据$alone$确定宇宙线传播模型的可能性。从最新的AMS-02数据上的硼碳核通量比和质子通量的宇宙线传播模型的约束条件进行了全球贝叶斯分析，与假设的主要核子源是一个破幂律的刚性。发现扩散系数$D_{0}$与扩散晕高度$Z_{h}$的比率以高精度$D_{0}/Z_{h}\simeq 2.00\pm0.07\text{cm}^{2}\text{s}^{-1}\text{kpc}^{-1}$确定。晕圈宽度的最佳拟合值为$Z_{h}\simeq 3.3$ kpc，不确定性小于50美元。因此，正电子分数的典型不确定性在2倍之内，而反质子通量的不确定性在一个数量级之内。两者均显著小于AMS-02之前的分析。考虑到传播参数的不确定性和相关性，我们从目前PAMELA的反质子数据中导出了DM湮灭到各种标准模型末态的截面的保守上限。我们还研究了未来AMS-02反质子数据对DM性质的重建能力。结果表明，对于轻于100 GeV的具有典型热湮没截面的DM粒子，在AMS-02三年数据的不确定度约为2的情况下，可以很好地重建热湮没截面。
2015-08-22 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
Interpretation of AMS-02 Results: Correlations among Dark Matter Signals
AMS-02合作最近公布了能量高达约350 GeV的正电子部分$e^+/(e^-+e^+)$的数据。如果我们坚持把观测到的过剩解释为暗物质信号，那么我们发现它最好用TeV尺度的暗物质湮灭成$τ^+τ^-$来描述，尽管这种情况已经受到伽马射线测量的严重限制。伽马射线比$τ^+τ^-$更允许湮没到$μ^+μ^-$中，但它给出了与\textsc{AMS-02}数据的较差拟合。此外，由于电弱修正诱导的相关性之间的稳定粒子的流量从暗物质湮灭，最近的AMS-02数据意味着一个定义明确的预测相关的反质子流量。假设他们未来的测量不会显示出任何超出背景的反质子过剩，那么仅仅利用一次实验的数据就可能排除暗物质对正电子上升的解释。这项工作是我们强调暗物质信号之间相关性的第一个项目。
2013-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Antinuclei from Primordial Black Holes
本研究利用对数正态PBH质量分布、最新传播模型和改进聚结模型，重新分析原初黑洞蒸发的反质子与反氘核信号，结合AMS-02数据严格约束银河系PBH密度，并指出未来反氘核探测或为新物理信号。
2025-09-03 astro-ph.HE hep-ph
Prospects of detecting dark matter through cosmic-ray antihelium with the antiproton constraints
宇宙线（CR）反氦是暗物质（DM）间接研究的重要观测点，因为它在低能时具有极低的次级背景。在给定的DM模型中，预测的CR反氦通量与CR反质子通量有很强的相关性。在这项工作中，我们使用AMS-02的$\bar p/p$数据来约束DM湮灭截面，和ALICE数据上的$^3\overline{\text{He}}$和$\overline{\text{T}}$生产，以确定反核形成的合并模型中的参数。用蒙特卡罗事件发生器（包括$\texttt{EPOS-LHC}$和$\texttt{DPMJET}$）计算了强子散射截面。基于这些约束条件，我们对典型的DM湮没末态的最大反氦通量进行了预测，并对DM密度分布和CR传播模型引起的不确定性进行了详细的分析。我们发现，结果是高度不敏感的，他们两个，但仍然显着依赖于强子化模型的事件发生器。讨论了AMS-02实验中探测反氦的前景。我们表明，非常乐观的假设，CR $^3\overline{\text{He}}$是在AMS-02实验的范围内。AMS-02能够探测到的$^3\overline{\text{He}}$事件可能具有$T \gtrsim 30$ ~GeV的动能，这与AMS-02的初步搜索结果一致。AMS-02观测到的事件可能主要来自次级背景，而不是DM相互作用。
2019-05-27 hep-ph
Examining the secondary product origin of cosmic ray positrons with the latest AMS-02 data
PAMELA和其他实验对宇宙射线（CR）正电子分数的测量发现，相对于星际介质（ISM）中次级产生的标准预测，CR正电子分数超过10 GeV。虽然大多数人认为过剩的正电子来自于正电子的一些主要来源（如正电子和/或湮灭的暗物质粒子），但$e^{+}/ \bar{p}$几乎恒定的通量比证明了另一种可能性，即最高能量的过剩正电子和反质子是强子相互作用中产生的次级产物。最近，Yang \& Aharonian（2019）通过假设存在额外的CR核源群体来重新审视这种可能性。在这里，我们检查使用\texttt{DRAGON}代码，其中正电子的辐射损失是考虑到一贯的二次产品的情况。我们证实，CR质子谱和反质子数据可以解释假设存在一个额外的人口CR源。然而，相应的正电子光谱偏离测量数据显着高于100 GeV，由于强辐射冷却。这表明，尽管强子相互作用可以解释反质子数据，但相应的次级正电子通量仍然不足以解释AMS数据。因此，一些主要的正电子源，如中子星或暗物质的贡献是不可忽略的。
2020-04-09 astro-ph.HE hep-ph
Scrutinizing the evidence for dark matter in cosmic-ray antiprotons
AMS-02测量的初级和次级宇宙线（CR）通量的全球拟合对于研究CR传播模型和寻找反物质（如湮灭暗物质（DM））的奇异源具有巨大的潜力。以前对AMS-02反质子的研究揭示了DM信号的可能暗示，然而，这可能受到系统不确定性的影响。为了测试这种DM信号的鲁棒性，在这项工作中，我们系统地研究了两个重要的不确定性来源：计算次级反质子源谱所需的反质子产生截面和实验数据中的潜在相关性，AMS-02协作组迄今尚未提供。为了研究截面不确定性的影响，我们进行CR谱的全局拟合，包括从核截面测量确定的协方差矩阵。作为一种替代方法，我们对CR和横截面数据进行联合拟合。这两种方法同意，并表明，横截面的不确定性有一个小的影响，CR拟合和潜在的DM信号的意义上，我们发现是在$3σ$的水平。数据中的相关性可能会产生更大的影响。为了说明这种效果，我们确定可能的基准模型的相关性在数据驱动的方法。相关性的包含强烈地改进了对传播模型的约束，并且此外，将DM信号的重要性提高到高于$5σ$。我们的分析证明了提供实验数据的协方差的重要性，这是充分利用其潜力所必需的。
2019-06-13 astro-ph.HE hep-ph
Antiproton Bounds on Dark Matter Annihilation from a Combined Analysis Using the DRAGON2 Code
本研究利用DRAGON2联合拟合AMS-02反质子比与多种次级宇宙线数据并进行贝叶斯扫描，未发现显著暗物质信号，仅得到低显著性的约70 GeV WIMP残差。
2024-01-24 astro-ph.HE hep-ph
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 predictions for cosmic-ray antinucleon fluxes from Galactic Dark Matter
Università di Torino（都灵大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；CERN（欧洲核子研究中心）；Université Grenoble-Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；LPSC（格勒诺布尔粒子物理实验室）
本文基于AMS-02和GAPS实验数据，研究反质子、反氘和反氦通量的预测，探讨暗物质湮灭对低能窗口的约束作用，强调反核子通道在间接探测暗物质中的互补性。
2026-10-30 astro-ph.HE hep-ph
Prospects of antideuteron detection from dark matter annihilations or decays at AMS-02 and GAPS
由于在实验所需的能量范围内，预期散裂产生的背景通量非常小，因此寻找宇宙反氘核被认为是间接探测暗物质的一种很有前途的方法。然而，来自暗物质湮灭或衰变的反氘核通量受到PAMELA测量的反质子-质子分数过量的非观测的严重限制。在本文中，我们计算，代表性的暗物质湮灭和衰变通道，在AMS-02和GAPS的反氘核事件的数量上限，要求相关的反质子通量与PAMELA数据一致。为此，我们首先详细分析了反氘核的形成在合并模型中使用事件的蒙特卡罗模拟，并使用各种高能量实验的数据。我们发现，由此产生的合并动量表现出依赖于潜在的过程和所涉及的质心能量。然后，我们计算，使用扩散模型，在地球上的反氘的流量从暗物质湮灭或衰变。我们的研究结果表明，尽管有各种来源的不确定性，从暗物质湮灭或衰变中观测AMS-02或GAPS的反氘通量将是具有挑战性的。
2013-05-10 astro-ph.CO hep-ph
Bayesian analysis of spatial-dependent cosmic-ray propagation: astrophysical background of antiprotons and positrons
AMS-02实验报告了银河系宇宙射线（CR）中反质子/质子比的新测量结果。在$E\sim\,$ 60-450 GeV的能量范围内，发现这个比率是非常恒定的。使用最近的数据CR质子，氦，碳通量，10 Be/9 Be和B/C的比例，我们已经进行了全球贝叶斯分析的基础上的马尔可夫链蒙特卡罗抽样算法下的“两个光环模型”的CR传播。在这个模型中，CR被允许经历一个不同类型的扩散时，他们在银河系的磁盘附近的区域传播。我们发现，该区域的垂直范围是约900 pc以上和以下的磁盘，和相应的扩散系数的尺度与能量为$D\sim\,E^{0.15}$，以及描述的观察初级CR光谱，次级/初级比和各向异性。在这个模型下，我们进行了改进的计算所产生的反粒子光谱的次级CR的生产和相应的不确定性。我们利用蒙特卡罗发生器和加速器数据来评估反质子产生截面及其不确定性。虽然正电子过剩需要额外的未知来源的贡献，我们发现，新的AMS-02反质子数据是一致的，在估计的不确定性，与我们的计算基于二次生产。
2018-07-27 astro-ph.HE hep-ph
A Robust Excess in the Cosmic-Ray Antiproton Spectrum: Implications for Annihilating Dark Matter
在AMS-02协作组报告的谱图中，发现了过量的$\sim$ 10-20 GeV宇宙射线反质子。然而，与该信号相关的系统不确定性使得难以解释这些结果。在本文中，我们重新审视与太阳调制的时间，电荷和能量相关的影响，反质子生产截面，和星际宇宙射线传播的不确定性。在考虑了这些不确定性之后，我们确认存在4.7 $σ$反质子过剩，这与$m_χ \approx 64-88$ GeV暗物质粒子湮灭为$b\bar{b}$产生的反质子过剩一致，其横截面为$σv \simeq (0.8-5.2) \times 10^{-26}$ cm $^{3}$ /s。如果我们考虑到超新星遗迹中次级反质子的随机加速，数据继续支持类似范围的暗物质模型（$m_χ\approx 46-94$ GeV，$σv \approx (0.7-3.8)\times 10^{-26}$ cm $^3/$ s），显著性为3.3 $σ$。用来解释反质子过剩的暗物质模型也可以解释银河系中心观测到的GeV级伽马射线过剩。
2019-08-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fresh Insights on Cosmic-ray Propagation from the New AMS Data
阿尔法磁谱仪（AMS）实验已经发布了在TeV能量尺度上对宇宙射线中的初级和次级核的新测量结果。使用这些数据，我们提出了新的结果的基础上，我们的两个光环模型的CR运输的全球贝叶斯分析。
2018-07-27 astro-ph.HE hep-ph
AMS-02 data confronts acceleration of cosmic ray secondaries in nearby sources
根据阿尔法磁谱仪（AMS-02）实验的新数据，我们重新审视了早先提出的模型，以解释观测到的宇宙射线中正电子分数随能量增加而增加的现象。该模型解释了附近超新星遗迹中次级电子和正电子的产生和加速，这导致了一个额外的，更硬的成分，在高能量下成为主导。通过将其与AMS-02数据拟合，我们可以计算出硼碳比以及反质子分数的预期伴随上升。如果这些预测被即将到来的AMS-02数据证实，它将最终排除所有其他提出的解释，特别是暗物质湮灭或衰变。
2014-08-05 astro-ph.HE hep-ph
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
Deciphering the AMS cosmic-ray positron flux
宇宙射线高能正电子的通量最近被AMS以前所未有的精度测量。这个通量远远超过了观测到的撞击星际介质的宇宙宇宙射线通量所产生的次级正电子的预期。多位作者指出，正电子过剩可能起源于主宇宙射线源本身，而不是更局部的ISM，从而避免了援引暗物质衰变或湮灭起源或附近的暗物质的诱惑。我们调查的可能性，源是一个综合模型的伽马射线暴和宇宙射线，提出了二十年前。结果，基于模型的原始未修改的先验-并且没有参数拟合-非常接近地再现了AMS观测的形状和幅度。
2019-09-04 astro-ph.HE hep-ph
A new evaluation of the antiproton production cross section for cosmic ray studies
目前对宇宙反质子光谱的理论预测达不到相应的实验精度。不确定性的主要来源之一是宇宙线非弹性相互作用中的反质子产生截面。我们分析了现有的数据反质子生产的$pp$散射，包括第一次由NA 49合作进行的测量。我们计算的反质子谱发现，在能量范围内的数据可用（反质子能量约4-550 GeV）不同的方法导致几乎相同的结果，与10- 20%的不确定性。在这个区域之外的外推导致不同的估计，不确定性达到$1$ TeV附近的50%水平，降低了这些能量下反质子通道的诊断能力。我们还评论的不确定性的反质子生产源项来自重于质子的核和中子产生的$pp$散射，并指出需要专门的实验活动的所有过程中涉及的反质子生产的轻核碰撞。
2018-07-26 astro-ph.HE hep-ph
Late-forming black holes and the antiproton, gamma-ray, and anti-helium excesses
本研究探讨晚期形成的短寿命高温黑洞能否同时解释银心伽马辐射、反质子流及反氦事件超出，发现其无法同时解释所有现象，并预测该场景下反氘核事件可被AMS-02及GAPS观测到。
2025-01-17 astro-ph.CO hep-ph
Galactic cosmic-ray model in the light of AMS-02 nuclei data
宇宙线（CR）物理学已经进入了一个精确驱动的时代。利用最新的AMS-02核数据（硼碳比、质子流率、氦流率和反质子质子比），考虑了3种不同数据集（有、无$\bar{\mathrm{p}}/\mathrm{p}$数据）和不同传播模型（扩散-再加速和扩散-再加速-对流模型）的方案，进行了全局拟合，约束了银河系宇宙射线的主要来源和传播参数。我们发现，采用$\bar{\mathrm{p}}/\mathrm{p}$数据的数据集可以有效地消除传播参数之间的简并性，有利于对流项很小的模型（或不利于对流项的模型）。分离的注入谱参数用于质子和其他核素，揭示了它们之间不同的突变和斜率。此外，氦丰度，反质子产生截面和太阳调制的参数化，在我们的全球拟合。由于新数据集的自洽性，拟合结果存在一定的偏差，从而暴露出现有传播模型的不足和局限性。通过与VOYAGER-1数据最佳拟合的星际局域谱（$ϕ= 0$）的比较，我们发现质子和氦（或其它重核物质）的主要来源或传播机制应该是不同的。因此，如何正确地解释这些结果是一个有趣且具有挑战性的问题。
2018-01-24 astro-ph.HE hep-ph
AMS02 results support the secondary origin of cosmic ray positrons
我们表明，最近的AMS 02正电子分数测量与正电子的次级起源是一致的，并不需要额外的主要来源，如电子或暗物质。在高能量下测得的正电子分数饱和了先前预测的次级产生的上限（Katz等人，2009年），通过忽略辐射损失获得。这一巧合，将进一步测试即将到来的AMS 02数据在更高的能量，是一个令人信服的迹象，为次要来源。在次级模型中，AMS 02的数据意味着宇宙射线在银河系中的传播时间小于百万年，平均穿越星际物质密度为1/cc，与银河系气体盘的密度相当，刚性为300 GV。
2013-11-09 astro-ph.HE hep-ph
Constraining the Higgs portal with antiprotons
标量希格斯门是暗物质（DM）的一个引人注目的模型，其中与希格斯玻色子的可重正化耦合提供了可见世界和暗区之间的联系。在本文中，我们研究了反质子数据对该模型参数空间的约束。由于反质子-质子比的系统不确定性比反质子绝对通量的系统不确定性小，我们提出并探索了合并所有可用的$\bar{p}/p$数据的可能性。按照这种方法，我们能够获得更强的限制，如果与现有的文献相比。特别是，我们表明，大部分的参数空间接近希格斯共振被排除在我们的分析。此外，通过研究未来AMS-02反质子和反氘核数据的范围，我们认为，DM质量为$\mathcal{O}(150)$ GeV提供了一个有前途的发现潜力。本文提出的合并所有反质子质子比数据的方法具有较强的通用性，可以直接应用于其它模型。
2014-12-11 astro-ph.HE hep-ph
