Early Decay of Peccei-Quinn Fermion and the IceCube Neutrino Events
IceCube观测到了从TeV到PeV能量范围内的高能中微子通量。早期宇宙中一个大质量长寿命粒子的衰变可能是冰立方中微子事件的起源，我们称之为“早期衰变情景”。“在本文中，我们基于Peccei-Quinn模型构建了一个包含如此大质量长寿命粒子的粒子物理模型。我们计算了目前的中微子通量，考虑到现实的初始能量分布的大质量的长寿命粒子的衰变产生的粒子。我们表明，早期衰变的情况下，自然适合Peccei-Quinn模型，并观察到的中微子通量冰立方可以解释在这样一个框架。我们还看到，基于该模型，实现了解释大量长寿命粒子丰度的一致宇宙学历史。
2016-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Invisible Neutrino Decay Resolves IceCube's Track and Cascade Tension
IceCube中微子天文台在两种事件拓扑中探测高能天体物理中微子：轨道和级联。由于每个事件拓扑结构的味道组成不同，轨道和级联可以用来测试中微子的性质和天体物理源中中微子产生背后的机制。假设中微子产生的传统模型，与两个通道相关的冰立方数据集彼此处于$>3σ$张力中。寿命为$τ/m=10^2$ s/eV的不可见中微子衰变解决了这种张力。值得注意的是，它导致超过$3σ$的标准非衰变情景的改进，同时与所有其他多信使观测保持一致。此外，我们的不可见中微子衰变模型预测，减少$59\%$在观察到的$ν_τ$事件的数量，这是与目前的观测赤字。
2018-08-29 astro-ph.HE hep-ph
Neutron β-decay as the origin of IceCube's PeV (anti)neutrinos
在IceCube的第一个三年等效数据集中，我们研究了天体物理（反）中微子通量（在PeV能量范围内）可能源于相对论中子的β衰变的可能性。我们表明，为了适应冰立方观测，在能量十年10^{8.5} \alt E_{CR} /GeV \alt 10^{9.5}$中，只需要观测到大约1%到10%的发射宇宙射线，在地球上产生反中微子（10^{5.5} \alt E_{\bar ν} /GeV \alt 10^{6.5}）。假设次级质子在强度为10 \alt B/nG \alt 100、相干长度为\alt Mpc的河外磁场中扩散，次级质子的磁屏蔽作用可以解释这种强抑制。
2014-12-24 astro-ph.HE hep-ph
IceCube PeV Neutrino Events from the Decay of Superheavy Dark Matter;an Analysis
考虑到IceCube报道的PeV区的超高能中微子事件起源于超重暗物质的衰变，对IceCube的超高能中微子事件进行了分析，得到了超重暗物质质量和衰变寿命两个参数的最佳拟合值.理论上的天体物理通量也包括在分析中。我们发现，虽然在能量范围$\sim$ 60 TeV- $\sim$ 120 TeV的中微子事件似乎有天体物理起源，在能量范围$\sim 1.2 \times 10^5$ GeV - $\sim 5 \times 10^7$ GeV的事件可以很好地描述超重暗物质衰变假说。我们还发现，虽然超重暗物质的强子衰变通道能很好地解释$\sim 1.2 \times 10^5$ GeV - $\sim 5 \times 10^6$ GeV能量范围内的事件，但只有当考虑轻子衰变通道时，才能解释高于这个能量范围的事件。
2019-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Measurement of TeV dark particles due to decay of heavy dark matter in the earth core at IceCube
假设宇宙中存在两种暗物质：一种是早期宇宙中产生的质量为O（TeV）的重暗物质粒子（HDM），另一种是HDM衰变的相对论产物，即轻暗物质粒子（LDM）。被地球捕获的HDM衰变为高能LDM，这些粒子可以用千米的$^3$中微子望远镜测量，比如冰立方探测器。采用$Z^{\prime}$门户暗物质模型，研究了LDM通过重规范玻色子$Z^{\prime}$介导的中性流相互作用与核的相互作用。在1 TeV ~ 100 TeV的能量范围内，利用IceCube测量的LDMs的事件率，计算了HDMs和Z $^{\prime}$质量的不同衰变寿命。根据IceCube数据，LDM通量的上限估计为90% C. L.在冰立方最后证明了在IceCube上利用$m_{Z^{\prime}} \lesssim 500 GeV$和$τ_ϕ \lesssim 10^{21}$可以直接探测到O（1 TeV）~ O（10 TeV）能量范围内的LDM。
2021-03-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Heavy decaying dark matter and IceCube high energy neutrinos
我们研究的背景下，冰立方最高能量中微子事件和最近的限制扩散通量的高能量光子的衰变重暗物质（HDM）的假设。我们考虑质量为$10^{6}\leq M_X\leq~10^{16}$ GeV的暗物质粒子$X$在树水平上衰变为$X \rightarrow ν\barν$、$X \rightarrow e^+e^-$和$X \rightarrow q \bar{q}$ .强子和电弱衰变级联和随后通过星际介质的衰变产物的传播的全面模拟，使我们能够确定允许值的$M_X$。我们表明，轻子衰变通道，它是可能的解释冰立方最高能量中微子信号没有过度产生高能量光子的$M_X~\lesssim~5.5 \cdot 10^{7}$ GeV和$1.5 \cdot 10^{8}~\lesssim~M_X~\lesssim~1.5 \cdot 10^{9}$ GeV，而强子衰变矛盾的伽马射线的限制几乎整个范围内的$M_X$值考虑。轻子假说可以通过运行和计划中的伽马射线观测站来探测。例如，目前正在升级的地毯实验将能够在一年的观察期内测试剩余参数窗口的很大一部分。
2018-11-30 astro-ph.HE hep-ph
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
IceCube Events from Heavy DM decays through the Right-handed Neutrino Portal
最近观测到的冰立方PeV事件可能是由于重暗物质（DM）衰变。本文提出了一个具有额外$U(1)_X$规范对称性的简单DM模型，并通过重右手中微子将其与标准模型粒子桥接。质量约为5 PeV的狄拉克费米子DM $χ$主要衰变为暗Higgs（$ϕ$）、SM Higgs（$h$）和中微子（$ν$）。如果$χ$的寿命为~O（$10^{28}$）sec，则所得中微子通量可以一致地拟合数据。例如，在我们的模型中，来自$χ\rightarrow ϕh ν$的中微子通量比来自$χ\rightarrow νh$的中微子通量要软。我们还讨论了一种可能的机制，以产生DM与正确的遗物丰度。
2015-10-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
IceCube PeV neutrinos from heavy dark matter decay with 12 years HESE data
本文提出IceCube PeV中微子源于重暗物质衰变，通过QCD级联和电弱修正计算中微子通量，并利用12年HESE数据拟合出暗物质质量约9.4×10^6 GeV、寿命约4.2×10^28秒，且轻子道贡献极小。
2025-05-28 astro-ph.HE hep-ph
Decays of Long-Lived Relics and Their Signatures at IceCube
我们认为长寿命的遗迹粒子的PeV级中微子在冰立方天文台在过去的六年中检测到的来源。我们得出了现今的中微子通量，包括直接衰变的初级中微子，电弱簇射的次级中微子和遗迹中微子背景再散射的三级中微子。我们将高能中微子通量预测与最近可用的数据集进行比较，并发现与其他天体物理过程预期光谱的定性差异。我们利用电弱修正来约束重衰变遗迹丰度，使用测量电磁能量注入的影响，如大爆炸核合成过程中的轻元素丰度，宇宙微波背景各向异性，和扩散$γ$射线光谱。我们将这些丰度与IceCube中微子源所需的丰度进行比较，并在参数空间中找到两个可行的区域，最终可由未来的中微子，$γ$射线和宇宙微波背景天文台进行测试。
2019-07-13 astro-ph.HE hep-ph
Oscillations of sterile neutrinos from dark matter decay eliminates the IceCube-Fermi tension
冰立方观测到了宇宙中微子的通量，在能量范围$10 \lesssim E/{\rm TeV} \lesssim 100$中有一个“凸起”，它与费米卫星的伽马射线数据产生了$3σ$张力。这被解释为隐藏着宇宙射线加速器的证据。我们对这个难题提出了另一种解释，即冷的暗物质衰变为无菌中微子，在振荡后产生宇宙中微子谱中的隆起。
2021-05-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Exploring multimessenger signals from heavy dark matter decay with EDGES 21-cm result and IceCube
在宇宙的再加热或预热阶段产生的原始重或超重暗物质可以经过QCD级联衰变过程产生轻子或$γ$作为最终产物。虽然这些可能是罕见的衰变，在这样的衰变过程中所涉及的能量可以影响21厘米的超精细跃迁的中性氢在再电离时代的信号。在这项工作中，我们探索可能的多信使信号，这种沉重的暗物质衰变。其中一个可能是IceCube探测器上的超高能中微子（$\sim$ PeV能量区）信号的来源，而另一个信号则归因于通过该衰变过程中涉及的能量交换对重子的冷却/加热及其对21 cm信号的影响。原始黑洞的蒸发效应和重子与轻冷暗物质的散射效应与21厘米信号温度的演化关系也被包括在内，并讨论了它们的影响。
2021-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
IceCube PeV Cascade Events Initiated by Electron-Antineutrinos at Glashow Resonance
我们提出了一个解释的两个中微子引发的级联事件与PeV能量观察冰立方：超高能宇宙射线质子（或铁核）散射CMB光子通过德尔塔共振（Berezinsky-Zatsepin过程）产生带电π介子和中子。中子衰变产生电子-反中微子，它们经历中微子振荡以填充所有的反中微子味，但电子-反中微子通量仍然占主导地位。在6.3 PeV的电子-反中微子能量下，它们在IceCube探测器中对电子的湮灭会被W-boson共振增强，W-boson共振的衰变可以在IceCube探测器中观察到PeV簇射。两个观测到的具有~1 PeV能量的簇射需要从W轻子衰变到电子和τ。一个数量级更高的事件率的阵雨在6.3 PeV的预测从W强子衰变。这种解释可以在短期内得到检验。它对最高能量宇宙射线的起源具有重要的物理意义，因为中微子事件和宇宙射线事件可能具有共同的起源。
2013-02-03 astro-ph.HE hep-ex 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
Constraints on Leptoquark Models from IceCube Data
在冰立方实验中，PeV中微子与原子核相互作用可以共振产生大量质量在500-1000 GeV之间的轻夸克。我们计算的事件率的leptoquark的生产和衰变事件，并使用3年的PeV能量事件的冰立方数据，找到leptoquark的质量和耦合参数空间的允许范围。我们使用了一个基于$SU(4)_C \otimes SU(2)_L\otimes U(1)_R$规范群的低尺度夸克轻子统一模型，其中引起质子衰变的轻夸克耦合被对称性所禁止。我们对模型的参数进行了约束，并指出了在PeV能量的冰立方事件中可能出现的细夸克信号。
2016-05-07 hep-ph
Astrophysical flux of dark particles as a solution to the KM3NeT and IceCube tension over KM3-230213A
本文提出瞬态天体源产生的暗粒子通量可解释KM3NeT观测到的约70 PeV超高能缪子事件，通过地球内亚稳态暗粒子衰变为双缪子产生信号，且不与IceCube数据冲突。
2025-06-19 hep-ph
Charm decay in slow-jet supernovae as the origin of the IceCube ultra-high energy neutrino events
我们调查最近在IceCube中微子天文台检测到的超高能（UHE）中微子事件是否可能来自于类似超新星的天体物理源的温和相对论性喷流中产生的魅力介子的衰变。我们证明，$5.7σ$多余的中微子观测冰立方在30 TeV-2 PeV的能量范围内可以解释的中微子在这样的慢喷流超新星产生的扩散通量，使用的天体物理和QCD参数的值与中微子生产的理论不确定性在天体物理来源的粲介子衰变。我们讨论了固有的理论不确定性在高能强子碰撞的魅力生产的评估，以及与慢喷超新星源的天体物理学的不确定性。当质子冷却过程超过质子加速时，源内的质子通量，以及由此产生的中微子通量，在大约几个PeV处被切断。这直接解释了在能量高于几个PeV时事件率突然下降的原因。我们将在光谱加权的魅力生产横截面的能量依赖的效果，并表明，这有一个非常显着的影响中微子通量的形状，大小和截止能量。
2014-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Lorentz Invariance Violation and IceCube Neutrino Events
冰立方的中微子谱显示，在低于PeV的能量下，中微子的通量为$E^{-2}$，但在高于$\sim 3$ PeV的能量下没有观察到中微子事件。特别是在6.3 PeV处预期的谐波共振没有看到。我们研究了普朗克尺度的洛伦兹违反作为一种机制，用于解释所观察到的中微子能量在几个PeV左右的截止。通过选择一个自由参数，中微子能量的截止值可以选择在2到6.3 PeV之间。我们假设中微子（反中微子）具有色散关系$E^2=p^2 - (ξ_3/M_{Pl})~p^3$，发现$π^+$和$π^-$衰变在中微子能量为几个PeV时都受到抑制。我们发现，$μ^-$衰变是一个双中微子的过程被增强，而$μ^+$衰变被抑制。$K^+\rightarrow π^0 e^+ ν_e$也被抑制与截止中微子能量相同的数量级，而$K^-\rightarrow π^0 e^- \bar ν_e$增强。抑制了$n \rightarrow p^+ e^- \bar ν_e$衰减（同时增强了$\bar n \rightarrow p^- e^+ ν_e$）。这意味着不会观察到预期由$p+γ\rightarrow Δ\rightarrow π^+ n$反应引起的$n$衰变产生的$\bar ν_e$。这可以解释为什么冰立方里没有发生微波共振事件。如果未来没有观测到类似的共振事件，那么洛伦兹破坏可以成为PeV能量下冰立方观测结果的可行解释…
2015-10-14 hep-ph
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
Combining Sterile Neutrino Fits to Short Baseline Data with IceCube Data
最近的全球拟合短基线中微子振荡数据已被执行发现偏好的无菌中微子解决方案（3+1）零。在最近的迭代中，有人指出，不稳定的无菌中微子（3+1+衰变）可能是对数据的更好描述。这是因为该模型显著减少了出现和消失数据集之间的紧张关系。在这项工作中，我们将一年的IceCube数据集添加到全局拟合中，获得了标准3+1和3+1+衰变无菌中微子场景的新结果。我们发现，3+1+衰变模型提供了一个更好的拟合比3+1，即使在冰立方的存在下，减少出现消失的紧张局势。3+1+衰减模型比零假设提高了5.4 $σ$，比标准3+1模型提高了2.8 $σ$。
2020-03-18 hep-ex hep-ph
The flavor composition of astrophysical neutrinos after 8 years of IceCube: an indication of neutron decay scenario?
在这项工作中，我们提出了一个最新的研究的味道组成所建议的天体物理中微子观测冰立方。与以往的研究相比，本文的主要创新之处在于：（1）我们使用了最近的测量数据，即8年的μ子穿越和7.5年的高能起始事件（HESE）：（2）我们考虑了一个破幂律谱，以便与30 TeV到几PeV之间的观测结果相一致; 3）利用μ子通量预测了天体物理HESE径迹数。我们表明，占前三个元素，结果令人惊讶地有利于中微子产生的中子衰变的假设，不利于中微子的标准图片从π衰变在2.0 $σ$和阻尼μ子制度在$2.6 σ$，一旦被认为是大气背景。虽然传统的情况下，尚未完全排除在统计和替代的解释也是合理的，如一个非平凡的形状的能量谱的特点，这个有趣的结果可能会建议新的方向，理论解释和实验搜索策略。
2019-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Reconciling neutrino flux from heavy dark matter decay and recent events at IceCube
IceCube探测器最近报告了在以前未探索的能量下观察到的28个事件。虽然观测到的事件的统计数据仍然很低，但这些事件暗示了在大气中微子背景之上存在中微子通量。我们调查的可能性，一个重要的组成部分，额外的中微子通量起源于一个非常重的暗物质（VHDM）粒子通过几个可能的通道衰变成标准模型粒子。我们表明，一个幂律天体物理中微子光谱和中微子通量的DM物质的衰变范围内的$150-400$ TeV的组合，提高了适合所观察到的中微子事件比从一个最适合的天体物理通量单独获得。假设存在的天体物理背景所描述的IC最佳拟合，我们还表明，甚至更重的DM粒子（$m_{\text{DM}} \sim 1$ PeV）的衰变，同样的意见施加显着的约束的衰变寿命。允许天体物理通量标准化变化导致这些限制的修改，然而，仍然有一个范围的暗物质质量和寿命，是排除在IC的结果。
2014-06-04 hep-ph
Probing decaying heavy dark matter with the 4-year IceCube HESE data
经过前四年的数据采集，IceCube中微子望远镜已经观测到54个高能起始事件（HESE），其沉积能量在20 TeV和2 PeV之间。来自大气μ子和中微子的背景预计约有20个事件，都低于100 TeV，因此在该数据集中每年约有8个事件的天体物理起源。然而，它们的确切来源仍然未知。在这里，我们进行了详细的分析，这个事件样本（同时考虑的能量，半球和拓扑结构的事件），假设两个贡献的信号事件：一个各向同性的幂律通量和通量从衰减的重暗物质。我们适合的质量和寿命的暗物质和归一化和光谱指数的各向同性幂律通量，各种衰变通道的暗物质。我们发现，一个显着的贡献，从暗物质衰变总是略有青睐，无论是解释超过低于100 TeV的情况下，夸克的衰变，或在中微子通道的情况下，解释三个多PeV的事件。此外，我们考虑的可能性来解释所有的数据仅由暗物质衰变，考虑各种组合的两个衰变通道。我们发现，衰减的暗物质的情况下，提供了一个更好的适合HESE数据比各向同性幂律通量。
2017-07-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Supergravity Model of Inflation and Explaining IceCube HESE Data via PeV Dark Matter Decay
通过选取合适的无标度Kähler势、超势和规范动力学函数，利用MSSM场和隐扇形Polonyi场，构造了暴胀和PeV暗物质的统一模型.该模型与宇宙微波背景辐射的观测结果相一致，并能解释在冰立方HESE观测到的PeV中微子流。当$F$项在暴胀过程中处于次优势时，由$D$项SUGRA势得到了类Starobinsky的Higgs-sneutrino平台暴胀.为了得到PeV的暗物质，通过Polonyi场实现了PeV尺度的超对称破缺。这将根据模型的参数在GUT尺度下设置软超对称破坏参数$m_0, m_{1/2}, A_0 $的尺度。通过运行RGE得到了低能粒子谱。我们证明了在这个模型中可以得到$\sim$ 125 GeV的希格斯粒子和规范耦合统一。$6$ PeV双星型暗物质是遗迹密度的次优势部分（$\sim 11\%$），通过适当选择$R$ -宇称违反算子的耦合，其衰变给出了在IceCube观测到的PeV尺度中微子通量。我们还发现，在产生正确的CMB功率谱振幅时，标量场参数$(γ, β)$和耦合$ζ$值存在简并。然而，参数$\tan(β)=1.8$的值，这是严格固定的PeV尺度超对称性破坏的要求，消除了标量场参数的值的简并性，以提供一个独特的解决方案的通货膨胀。通过这种方式，它在同一框架内解释了暗物质、PeV中微子和暴胀。
2020-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lepton-pair Cerenkov radiation emitted by tachyonic neutrinos: Lorentz-covariant approach and IceCube data
目前的实验并不排除一个或多个中微子是非常轻微的超光速或它们具有非常小的快子质量的可能性。假设的快子中微子质量项的大小的重要界限由轻子对切伦科夫辐射（LPCR）设定，即，通过衰变通道nu -> e^+ e^- nu，通过虚Z 0玻色子进行。在这里，我们使用的洛伦兹不变的色散关系，导致非常严格的约束中微子的快子质量，我们还计算衰变和能量损失率。本文讨论了在冰立方中微子谱中出现的一个可能的截止点（E_nu > 2 PeV）。
2016-07-03 hep-ph
Possible Interpretations of IceCube High-Energy Neutrino Events
本文讨论了南极冰立方实验观测到的37个高能中微子事件的可能解释。我们研究的可能性来解释所观察到的中微子光谱完全由一个沉重的长寿命粒子的质量在PeV范围内的衰变。我们比较这与标准的情况下，即，一个单一的幂律谱相关的中微子产生的天体物理源和一个可行的混合的情况下，频谱是一个产品的两个组件：一个幂律和长寿命的粒子衰变。我们提出了一个简单的扩展的标准模型，可以考虑的重粒子衰变，为了解释数据。我们表明，目前的数据同样支持所有上述情况，并试图评估所需的曝光，以便在未来伪造它们。
2015-03-08 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
Multi-component Fermionic Dark Matter and IceCube PeV scale Neutrinos in Left-Right Model with Gauge Unification
我们考虑一个简单的扩展的最小左右对称模型（LRSM），以解释PeV中微子事件在冰立方实验中看到的重衰变暗物质。暗物质部分由两个费米子组成：一个在PeV尺度，另一个在TeV尺度，因此较重的一个可以衰变为较轻的一个和两个中微子。PeV暗物质的规范湮灭截面不足以在观测极限内产生其遗迹丰度。我们包括一对真正的标量三重态$Ω_{L,R}$，它可以使热过剩PeV暗物质丰度到观察范围内，通过后期的时间衰减和随之而来的熵释放，从而提供了一个一致的方式来获得正确的遗物丰度，而不违反暗物质质量的么正性约束。另一个标量场，在左-右规范群下的一个双三重态被加入，以帮助较重的暗物质衰变。近似全局$U(1)_X$对称性的存在，自然可以解释这些衰变粒子长寿命所需的微小耦合的起源。我们还表明，如何扩展LRSM可以被纳入一个非超对称的$SO(10)$模型的规范耦合统一在一个非常高的规模自然容纳PeV规模的中间对称性，需要解释PeV事件在冰立方。
2017-09-06 astro-ph.CO 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
Constraining axionlike particles with invisible neutrino decay using the IceCube observations of NGC 1068
本研究提出利用中微子衰变产生的类轴子粒子在银河系磁场中转伽马射线的新机制，结合IceCube与Fermi-LAT对NGC 1068的观测，给出了类轴子粒子参数的95%置信水平上限，结果与伽马射线观测约束相当，并估算了其对GeV弥散伽马流量的贡献。
2024-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Prospects for Detecting Galactic Sources of Cosmic Neutrinos with IceCube: An Update
Air-Cherenkov望远镜已经绘制出TeV能量的银河平面。在这里，我们评估的前景检测中微子发射源在银河系平面假设最高能量的光子来自衰变的π介子，从而产生一个简单的预测中微子通量从衰变的相关生产的带电π介子。四个有希望的源被确定的基础上具有大通量和平坦的频谱。随后，我们评估的概率，他们的识别以上的大气中微子背景在冰立方数据作为时间的函数。我们发现，观察他们超过20年的仪器寿命是可能的，有些应该是可观察的$3\,σ$水平与6年的数据。在没有积极的结果，我们推导出的光谱指数和截止能量的来源，假设一个强子加速机制的限制。
2016-09-10 astro-ph.HE hep-ph
Boosted Dark Matter in IceCube and at the Galactic Center
我们表明，事件过剩观察到的冰立方合作TeV-PeV的能量，通常被解释为证据的天体物理中微子，可以解释为高度提升的暗物质粒子的散射。具体来说，我们考虑的情况下，一个$\sim 4$ PeV标量暗物质粒子$ϕ$可以衰变到一个更轻的暗费米子$χ$，这反过来又散射了核在冰立方探测器。除了这些事件，这是专门的类，该模型还预测在$\mathcal{O}(100 \text{TeV})$事件的二次人口起源于三体衰变$ϕ\to χ\barχa$，其中$a$是一个赝标量介导的暗物质-标准模型相互作用，其衰变产物包括中微子。这个次要群体还包括类似赛道的事件，两个群体一起提供了与IceCube数据的极好拟合。然后，我们认为，一个遗迹丰富的轻暗物质粒子$χ$，这可能构成了宇宙中的暗物质的次主导成分，可以完全正确的属性来解释观测到的过量的GeV伽马射线从银河系中心区域。我们的提升暗物质的情况下，还预测通量的$\mathcal{O}(10)$ TeV正电子和$\mathcal{O}(100 \text{TeV})$光子从3体级联衰变的重暗物质粒子$ϕ$，我们展示了如何这些可以用来约束部分可行的参数空间的模型。由于$χ$的赝标量耦合，直接检测限很弱。对赝标量介质$a$的加速器约束导致的结论是，$a$的首选质量是$\gtrsim 10$ GeV，并认为大耦合$b$夸克，但抑制或消失耦合轻子是首选。
2015-05-21 astro-ph.HE 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
A Combined Astrophysical and Dark Matter Interpretation of the IceCube HESE and Throughgoing Muon Events
我们执行一个组合的可能性分析的IceCube 6年的高能量启动事件（HESE）和8年贯穿μ子事件超过10 TeV使用两个组件的中微子通量模型。双分量通量可以是纯粹的天体物理来源，也可以是标准模型之外的贡献，例如衰变的重暗物质。我们发现，天体物理加上暗物质的解释是温和的首选目前的数据在纯粹的天体物理解释。对于天体物理中微子，我们考虑了两种不同的源味成分，分别对应于标准π介子衰变源和μ介子阻尼π介子衰变源。我们发现，后者是略优于前者作为高能量的组成部分，而低能量的组成部分并没有表现出任何这样的偏好。我们还考虑到多信使伽马射线的约束，并发现我们的两个组件的配合是与这些约束兼容，而单组件的幂律bestfit的HESE数据被排除。天体物理学加上暗物质的解释的两个组件通量被发现是温和的首选由目前的数据和伽玛射线的约束，在纯粹的天体物理学的解释。
2018-07-05 astro-ph.HE hep-ph
Kaniadakis entropy-based characterization of IceCube PeV neutrino signals
本研究基于Kaniadakis熵主导的FRW宇宙演化模型，在保留标准模型与暗物质四维Yukawa耦合的前提下，缓解了暗物质遗迹丰度限制与IceCube PeV中微子观测的矛盾，为相对论领域熵的推广及高能天体粒子物理研究提供新方向。
2023-09-27 gr-qc hep-ph physics.gen-ph
Track signals at IceCube from subleading channels
本文研究了IceCube中次级通道对径迹事件的贡献，发现其在HESE径迹事件中占非可忽略比例，且对确定天体物理中微子流参数至关重要。
2024-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Constraining Superluminal Electron and Neutrino Velocities using the 2010 Crab Nebula Flare and the IceCube PeV Neutrino Events
Ice Cube报告的两个PeV级中微子事件的观察原则上可以允许人们对中微子部门的洛伦兹不变性违反（LIV）进行限制。首先，我认为至少有一个冰立方事件是河外起源，推导出一个上限为{ \it的差异}之间的推定超光速中微子和电子速度的$\le \sim 5.6 \times 10^{-19}$在单位$c = 1$，确认所观察到的PeV中微子可能已经到达地球从河外来源。我进一步推导出一个新的约束的超光速电子速度，从同步辐射的观测蟹状星云耀斑的2010年9月。由耀斑同步辐射产生的$>$ 1 GeV $γ$ -射线是由能量高达$\sim 5.1$ PeV的电子产生的，这一推论表明这些电子不存在真空中的库伦科夫辐射。这意味着对超光速电子速度$δ_e \le \sim 5 \times 10^{-21}$有一个新的强约束。紧接着，我们就得到了超光速中微子速度的上限（仅\it）为$δ_ν \le \sim 5.6 \times 10^{-19}$，比SN 1987 A中微子爆发的飞行时间约束要好许多个数量级。然而，如果电子是{ \it subluminal}，那么从蟹状星云$γ$射线谱得到的对$|δ_e| \le \sim 8 \times 10^{-17}$的约束，对超光速中微子速度$δ_ν \le \sim 8 \times 10^{-17}$的约束就比较弱。
2014-02-12 astro-ph.HE 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
Searching for Axions from Atmospheric Kaon Decays
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）
本研究利用大气层中宇宙射线产生的稀有 kaon 衰变来产生轴子，并通过超级神冈和冰立方探测器数据，对轴子衰变常数在质量高达 350 MeV 范围内给出了新的约束，与现有界限互补。
2026-09-21 hep-ex hep-ph
PeV Neutrino Events at IceCube from Single Top-Quark Production
通过核子中虚$W$ -玻色子与$b$ -夸克或$s$ -夸克部分子的相互作用，产生单个顶夸克或粲夸克，可以潜在地增强极高能中微子的深度非弹性散射。单顶贡献在中微子能量高于0.5 PeV时急剧上升，在10 PeV时截面贡献约为5%，而单粲的能量阈值较低，贡献约为25%。top和charm的半轻子衰变产生了双μ子事例，并给出了它们的运动学特征。在IceCube探测器中，双μ子与重夸克产生的角分离可以达到一度。顶夸克的产生有一个独特但罕见的三μ子信号。
2017-05-10 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
$U(1)_{B-L}$ 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
Demonstrating the ability of IceCube DeepCore to probe Earth's interior with atmospheric neutrino oscillations
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究利用 IceCube DeepCore 9.3 年的模拟大气中微子数据，证明中微子振荡受地球物质效应影响，从而可探测地球内部结构，验证电子密度非均匀分布并测量地球质量。
2025-11-04 hep-ex hep-ph physics.geo-ph
High-energy Neutrinos from Multi-body Decaying Dark Matter
自从IceCube合作组织报道PeV-TeV中微子以来，人们提出了各种粒子物理模型来解释中微子谱，即暗物质粒子衰变为中微子和其他标准模型粒子，在这种情况下，通常会同时发射$γ$射线。因此，多信使的联系对于间接寻找暗物质通常是重要的。$γ$射线天文学的最新发展对暗物质的性质提出了严格的限制，特别是最近几年费米$γ$射线卫星的观测。由于缺少$γ$射线以及IceCube观测到的中微子谱的形状，我们讨论了DM是PeV尺度粒子的情况，该粒子与其他不可见粒子强烈耦合，并且其衰变产物不包含带电粒子。作为实现这种可能性的一个例子，我们考虑一个费米暗物质模型，它衰变为一个中微子和许多不可见的费米子。暗物质衰变是隐蔽的，因为发射的产物主要是中微子和暗费米子。这个模型的一个显著特征是在暗物质的能量尺度附近产生的宽带中微子光谱。我们将此模型应用于多PeV的暗物质，并讨论可能的观测结果，根据冰立方数据。特别是，这个模型可以解释在$\sim10-100$ TeV的中等能量下的大通量，以及在PeV的第二个峰值，而不违反严格的$γ$ -费米和空气淋浴实验，如CASA-MIA的射线约束。
2017-12-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sensitivities of KM3NeT on decaying dark matter
IceCube发现的高能天体物理中微子为我们打开了一扇了解宇宙的新窗口。然而，这些中微子的起源仍然是一个谜，其中一些可能是暗物质相互作用的结果，如衰变。下一代千兆吨水切伦科夫中微子望远镜，KM 3 NeT，预计将提供显着提高的级联通道的能量分辨率，和有利的观察条件，银河系中心;这两个重要的搜索暗物质衰变信号。我们研究的敏感性KM 3 NeT对暗物质衰变进行模拟似然分析级联和轨道类型的事件，同时考虑到角度和能量信息。我们发现，结合这两个通道，KM 3 NeT预计将产生世界领先的限制暗物质衰变寿命在PeV质量范围内，并可以测试一些暗物质的提示，在目前的冰立方数据。
2020-07-07 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
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
High-energy atmospheric muon flux calculations in comparison with recent measurements
最近，基于IceCube探测器收集的事件，在两个天顶角范围内重建了高能大气μ介子谱。这些测量达到高能量的贡献，大气μ介子通量从短寿命强子衰变的预期。最新的IceCube测量的高能大气μ子谱表明，在500 TeV以上的能量的瞬发μ子分量的存在。在这项工作中，在能量范围为10 GeV - 10 PeV的大气常规μ介子通量的计算使用一组强子模型结合已知的参数化的宇宙线谱由Zatsepin $\&$ Sokolskaya和Hillas $\&$ Gaisser。利用夸克-胶子弦模型（QGSM）计算瞬发μ子，重现了冰立方实验的μ子数据。然而，如果粲产生模型预测的瞬时轻子通量明显低于QGSM，则需要对瞬时μ子分量的额外贡献来描述IceCube μ子谱。这种增加，显然是源于短寿命的无味介子$η, η^\prime, ρ, ω, ϕ$的罕见衰变模式，可能会确保对高能大气μ子通量的竞争贡献。
2019-07-01 astro-ph.HE hep-ph
On the interpretation of IceCube cascade events in terms of the Glashow resonance
IceCube实验（IC）最近观察到2个能量在1到10 PeV之间的级联事件。这种能量与没有观测到μ子径迹事件的事实相结合，可以解释为宇宙成因的$\bar ν_e$通过强子共振（GR）$\bar ν_e e \to W^-\to$（强子或$\bar ν_e e$）在IC中相互作用。我们指出了一个独特的，背景免费签名的GR，一个单独的孤立μ子不伴随任何淋浴活动的相互作用$\bar ν_e e \to W^-\to \bar ν_μμ^-$，并提出它作为一个测试这种解释。我们计算了事件的数量，发现一个单一的这样的事件预计在约三年的时间内IC。我们还表明，如果事件发生率保持在目前的水平，那么，即使与GR，标准的宇宙成因通量不能很容易地解释的意见。此外，如果μ子轨道仍然因其缺失而引人注目，那么就需要调用新的物理学。作为符合观测的例子，我们计算了中微子衰变和洛伦兹不变性破坏的事件率。
2012-09-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Propagation of Extremely-high Energy Leptons in the Earth: Implications to their detection by the IceCube Neutrino Telescope
本文给出了极高能中微子和带电轻子在地球中传播的数值计算结果。综合计算表明，无论EHE中微子产生模型如何，在10 PeV-100 PeV的能量范围内，次级产生的μ介子和τ介子都不衰变，其强度比中微子通量低约三个数量级。它们在一个1公里长的$^3$地下中微子望远镜（如冰立方探测器）中形成可探测的水平或下行事件。事件率和由此产生的探测能力的EHE信号与大气μ子背景的比较也进行了评估。90% C. L.对于$ν_μ$，一公里$^2$探测区域的EHE中微子通量上限将被置于$E^2dF/dE \simeq 3.7\times 10^{-8}$ GeV/cm $^2$ sec sr，对于$ν_τ$，在没有信号的情况下，能量为$10^9$ GeV，探测体积中的能量损失为10 PeV或更大。
2004-01-27 astro-ph hep-ph
The Flavour Composition of the High-Energy IceCube Neutrinos
我们提出了一个深入的分析的味道和光谱组成的36个高能中微子事件观察后，三年的观测冰立方中微子望远镜。虽然已知的天体物理来源的HE中微子预计将产生近$(1:1:1)$味比（电子：μ子：τ）的中微子在地球上，我们发现，最好的拟合的基础上检测到的事件以上$E_ν\ge 28$ TeV不一定支持这一假设。至关重要的是，在分析HE中微子数据时考虑的能量范围可能对结论产生深远的影响。我们强调了两个有趣的谜题：一个是μ介子中微子的明显缺陷，通过类径迹事件的缺陷来观察;另一个是在高能时没有$\bar ν_e$，这被看作是在希豪共振附近没有事件。我们讨论了可能的解释，包括错误识别的轨道阵雨，和一个破碎的幂律，类比观察到的宇宙射线谱。
2015-05-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
