Solar Neutrinos and the Decaying Neutrino Hypothesis
我们主要利用太阳中微子实验的数据,探讨中微子质量本征态是不稳定的假设。我们发现,通过结合$^8$ B太阳中微子数据与$^7$ Be和低能太阳中微子的数据,我们得到了一个大部分模型无关的约束上的$ν_1$和$ν_2$寿命。我们评论是否一个非零的中微子衰变宽度可以改善太阳中微子数据与大质量中微子假说的兼容性。
2014-11-02 hep-ph
Low Energy Antineutrino Detection Using Neutrino Capture on EC Decaying Nuclei
本文研究了低能电子反中微子与电子俘获核的相互作用。我们发现,这两个相应的交叉反应有一个相当大的截面,都适合于检测低能反中微子。然而,只有在满足衰变Q值的非常特定的条件或实现离子储存环性能的显着改善的情况下,这些反应才能在未来被利用来解决直接检测宇宙中微子背景的长期问题。
2009-03-06 astro-ph.CO hep-ph
Strong Supernova 1987A Constraints on Bosons Decaying to Neutrinos
利用 SN 1987A 未观测到100 MeV量级中微子事例,限制类 Majoron 玻色子的产生与衰变,给出其耦合的最强约束,并可推广至其他弱相互作用粒子。
2023-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic neutrino background search experiments as decaying dark matter detectors
我们研究的可能性是,在宇宙尺度上长寿命的粒子,构成部分或全部的暗物质,衰变为中微子,有今天的能量约为eV。这些衰变产生的中微子可能在希望通过氚上的中微子捕获直接观察宇宙中微子背景的实验中可见,例如PINTIMY。在一个简单的模型,可以实现这样的衰变的背景下,我们讨论了允许的签名在一个类似PIMMY的实验给出当前的宇宙学约束。
2019-07-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Beta Decaying Nuclei as a Probe of Cosmic Neutrino Background
本文分析了利用中微子在β衰变核上的俘获来探测宇宙学遗迹中微子的可能性。该反应没有中微子能量的阈值,这对于寻找具有非常低能量的残余中微子至关重要。我们专注于氚(3H)和氚(187 Re)β放射性同位素将用于KATRIN和MARE实验,致力于测量电子中微子质量在亚电子伏特尺度。我们从通过中微子捕获寻找宇宙学中微子的角度来审视这些实验。我们的结论是,即使有可能的引力集群的遗迹中微子的前景,他们的检测在这些和其他类似的实验是不乐观的。然而,KATRIN和MARE实验可以建立一些有用的约束的残余中微子的密度。
2011-02-09 hep-ph
Superheavy dark matter and IceCube neutrino signals:bounds on decaying dark matter
超重暗物质可能会在地球上探测到的高能中微子信号中显示出它的存在。从冰立方的最新结果来看,我们可以在$10^{28} {\rm sec}$附近设定超过100 TeV的暗物质寿命的最强下限。PeV周围的过量被注意到,并且可以被解释为DM的第一信号,即使邀请进一步的确认和专门的搜索。
2015-07-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Photon and neutrino fluxes from spheroidal dwarf galaxies in a decaying DM model
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo(伊达尔戈自治大学)
本文研究了衰变暗物质模型及其间接探测信号,计算了银河系及14个矮球状星系中光子和中微子通量,并探讨了在特定参数空间中信号的可观测性。
2026-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Decaying into a Fermi Sea of Neutrinos
我们研究了相干振荡标量场(解释为暗物质)衰变为轻费米子的可能性。具体地说,我们考虑一个标量场与亚电子伏的质量衰变成费米海的中微子。我们认识到我们的情况和暴胀预热之间的相似性,在暴胀预热中,相干振荡的标量场衰变为标准模型粒子。像费米子预热的情况下,我们发现泡利阻塞控制的暗物质衰变到中微子海。费米球的半径取决于宇宙的膨胀,导致暗物质的时变状态方程。这使得场景非常丰富,我们表明,衰变率可能是不同的宇宙学时期。我们将其分为两个有趣的区域,然后研究宇宙学扰动对结构形成的影响。我们发现这种衰变可能有助于缓解一些与冷暗物质有关的标准问题。
2010-07-13 astro-ph.CO hep-ph
The next galactic supernova can uncover mass and couplings of particles decaying to neutrinos
研究提出利用下一次银河系核心坍缩超新星中类似 Majoron 玻色子衰变产生的高能中微子信号,通过测量其能量、味和到达时间来确定粒子质量及味相关耦合,并可推广至其他弱相互作用粒子。
2024-06-19 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
Neutrinos from Decaying Muons, Pions, Kaons and Neutrons in Gamma Ray Bursts
在伽马射线暴的内激波模型中,激波加速的相对论质子与低能光子(KeV-MeV)相互作用可能产生高能μ子、π子、中子和K介子。这些粒子随后衰变为高能中微子/反中微子和其他次级粒子。在伽马射线暴的强内磁场中,高能带电粒子($μ^+$,$π^+$,$K^+$)在衰变为次级高能中微子和反中微子之前,会由于同步辐射而大量损失能量。相对论中子衰变为高能反中微子、质子和电子。我们计算了中微子总通量(中微子和反中微子),并考虑了能谱中μ子、π子、中子和K介子的衰变通道。我们证明了中子衰变产生的中微子总通量可以高于$μ^+$和$π^+$衰变产生的中微子总通量。带电的K介子比π介子重,能量损失慢,在很高的能量下,它们的次级中微子总通量大于μ介子和π介子的次级中微子总通量。我们对$pγ$相互作用中次级粒子产生的详细计算给出了地球上预期的中微子总通量和它们的味比。根据伽马射线暴的参数(光度、洛伦兹因子、变率时间、光谱指数和光子谱中的断裂能)的值,不同粒子(μ子、π介子、中子和K介子)衰变对总中微子通量的贡献可能不同,它们也会反映在中微子味比上。
2012-05-27 astro-ph.HE hep-ph
Heavy Tau Neutrino as the Late Decaying Particle in the Cold Dark Matter Scenario
质量约为10 MeV的τ中微子可能是冷暗物质中形成宇宙结构的“晚期衰变粒子”。我们展示了如何实现这一点,特别是在最近提出的双峰Majoron模型。
1994-08-13 astro-ph hep-ph
Mass and Life Time of Heavy Dark Matter Decaying into IceCube PeV Neutrinos
考虑到IceCube观测到的PeV能区附近的μ子中微子事件是由超重暗物质衰变为中微子引起的,利用IceCube对PeV能区中微子的分析,对衰变中的暗物质的质量和衰变寿命进行了约束.采用文献[1,2]中给出的方法计算理论通量,其中包括了QCD级联的DGGE数值演化以及电弱修正,用于演化超重暗物质的衰变过程。我们的结果表明,为了解释PeV区附近的冰立方事件,衰变的暗物质质量$m_χ$应该是$ \sim 5 \times 10^{7}$ GeV,衰变寿命为$τ\sim 7 \times 10^{28}$ sec.
2019-05-21 hep-ph
On The Decaying-Sterile Neutrino Solution to the Electron (Anti)Neutrino Appearance Anomalies
我们探索的假设,无法解释的数据从LSND和MiniBooNE是一个新的,重中微子质量本征态的证据,混合的μ子型中微子和衰变成电子型中微子和一个新的,非常轻的标量粒子。我们考虑两种不同的衰变方案,一种是Majorana中微子,一种是Dirac中微子;两者都同样适合数据。我们发现一个合理的,虽然不是很好,适合的数据MiniBooNE和LSND。然而,衰变无菌中微子假说完全避开了对轻子介子衰变的消失搜索和精确测量的限制,只要$1~{\rm MeV}\gtrsim m_4\gtrsim 10$ ~keV。费米实验室的SBN计划应该能够明确地检验衰变无菌中微子假说。
2020-06-27 hep-ex hep-ph
Are IceCube neutrinos unveiling PeV-scale decaying dark matter?
最近IceCube的观测,特别是两个PeV级联伴随着能量在~(30-400)TeV的事件,明显超过大气背景通量,需要天体粒子物理学的解释。虽然一些天体物理加速器模型可以解释当前统计数据中的观测结果,但事件的能量和可能的角分布的有趣特征值得探索替代方案。在这里,我们考虑用几个PeV质量尺度的衰变暗物质来解释数据的可能性,其寿命为10^27 s。我们讨论了这种情况下,包括其独特的能量谱失真的基准$E_ν^{-2}$期望天体物理源,以及特有的各向异性的通用签名。与数据的直接比较显示出与上述特征的良好匹配。我们将进一步讨论这种情况下可能的未来检查。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
Visible in the laboratory and invisible in cosmology: decaying sterile neutrinos
本文研究低再加热温度宇宙中 keV 量级惰性中微子的产生与约束,指出其经 $Z^\prime$ 或新标量暗衰变可规避宇宙学限制、缓解哈勃张力,并有望被实验室实验探测。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Decaying dark matter at IceCube and its signature on High Energy gamma experiments
在冰立方中观测到的中微子流的起源仍然是未知的。通常假设两个通量分量,即:大气中微子和一个未知的天体物理项。原则上,后者也可能包含自上而下的贡献,例如来自衰变的暗物质。在这种情况下,我们也应该期待瞬发和次级伽马。这导致了多信使分析的基础上,同时比较的暗物质假设与中微子和高能伽马射线数据的可能性。在本文中,我们分析,不同的衰变暗物质通道,7.5年的冰立方HESE数据,并比较结果与以前的排斥限制来自费米数据。最后,我们测试是否暗物质的假设可以通过使用即将到来的高能伽马射线实验进一步审查。
2020-01-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Decaying neutrino and a high cosmological baryon density
在最近的Boomerang数据中,低的第二声峰可能表明宇宙学重子密度大于标准大爆炸核合成所允许的密度。我们证明了τ中微子衰变:nu_tau -> nu_e + phi(其中nu_e是电子中微子,phi是标量)在大重子密度下基本上能保证BBN计算与轻元素观测的一致性。
2000-07-06 astro-ph hep-ph
Probing Low Energy Neutrino Backgrounds with Neutrino Capture on Beta Decaying Nuclei
我们研究了低能中微子与自发进行β衰变的原子核的相互作用,结果表明,对于某些通过允许跃迁衰变的特定原子核,中微子速度的截面乘积高达10^{-42} cm ^2 c。没有能量阈值和截面的值挑选出这些过程作为一个有前途的,但非常苛刻的方法,为未来的实验,旨在直接检测低能量中微子背景,如宇宙学遗迹中微子。
2007-06-11 astro-ph hep-ph
Neutrino Direct Simulation Monte Carlo: Accurate modeling of out-of-equilibrium decaying cosmological relics
Tohoku University(东北大学);The University of Tokyo(东京大学);CERN(欧洲核子研究中心);Taras Shevchenko National University of Kyiv(基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学)
本文扩展中微子直接模拟蒙特卡洛($\ u$DSMC)方法,联合演化衰变遗迹、中微子谱与宇宙膨胀并耦合核合成,实现非平衡中微子输运的精确建模,支持对非标准宇宙学的稳健参数扫描。
2026-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Are Neutrino Oscillations Compatible with the Decaying Neutrino Theory for the Ionisation of Hydrogen in the Interstellar Medium?
最近的Super-Kamiokande观测资料大大加强了大气中微子异常主要是由于$ν_μ$与$ν_τ$或无菌中微子$ν^s_μ$之间的近最大振荡的假设。本文指出,星际介质中氢电离的衰变中微子理论,结合宇宙学常数$λ$为零的假设,要求这些振荡在$ν_μ$和$ν^s_μ$之间。这一要求可以通过即将进行的超级神冈测量来检验。如果太阳中微子亏损与能量有关,并且它和LSND数据都是由于中微子振荡,则可以得出进一步的要求。在这种情况下,只有衰变中微子理论(没有任何关于$λ$值的假设)要求大气异常是由$ν_μ-ν^s_μ$振荡引起的,而太阳中微子振荡是在$ν_e$和第二个无菌中微子$ν^s_e$之间。后一项要求可以通过即将进行的SNO和BOREXINO测量进行测试。如果这些也是$ν_τ-ν^s_τ$振荡,则衰变线将分裂成强度几乎相等且间距小于$\sim$ 0.2 eV的两条线。
1998-11-11 astro-ph hep-ph
Primordial Nucleosynthesis with a Decaying Tau Neutrino
本文全面研究了不稳定的τ中微子对原始核合成的影响。核合成的标准代码被修改为允许大量衰变的τ中微子,其子产物包括中微子、光子、$e^\pm$对和/或非相互作用(无菌)的子产物。τ中微子衰变以三种不同的方式影响原初核合成:(i)衰变τ中微子及其子产物的能量密度影响膨胀速率,倾向于增加$^4$ He、D和$^3$ He的产生;(ii)电磁(EM)衰变产物加热EM等离子体,稀释重子光子比,倾向于减少$^4$ He的产生,增加D和$^3$ He的产生;以及(iii)由τ中微子衰变产生的电子中微子和反中微子增加了控制中子-质子比的弱速率,导致对于短寿命($\la 30\sec$)和质量小于约$10\MeV$的$^4$ He产生减少,而对于长寿命或大质量的$^4$ He产生增加。衰变的τ中微子对原始核合成的产率和质量寿命极限的精确影响,关键取决于衰变模式。我们确定了四种通用的衰变模式,用于涵盖更广泛的可能性:
1993-12-28 astro-ph hep-ph
Electroweak scale neutrinos and decaying dark matter
我们探讨了一个模型的电弱标度中微子,其中包括轻子数违反单重标量的存在下的标量现象。为了验证该模型的可行性和限制其参数空间,对与该单态场相关的伪标量-马约伦场进行了分析。特别是,我们研究的Majoron衰变$J \to νν$和使用修改后的Majoron衰变暗物质的情况下获得的Majoron质量和宽度的界限。
2009-12-11 hep-ph
Explaining the MiniBooNE excess by a decaying sterile neutrino with mass in the 250 MeV range
MiniBooNE合作报告了过量的$460.5\pm 95.8$电子样事件($4.8σ$)。我们提出了一个解释,这些事件的不育中微子衰变成光子和轻中微子。无菌中微子的质量约为250 MeV,它是通过与范围为$10^{-11} \lesssim |U_{\ell 4}|^2 \lesssim 10^{-7}$($\ell = e,μ$)的μ子或电子混合,由质子束靶中的K介子衰变产生的。该模型可以通过考虑MiniBooNE中事件的时间分布来测试,并通过在运行或即将进行的中微子实验中寻找单光子事件,特别是通过费米实验室短基线中微子计划中的液氩探测器套件。
2019-10-01 hep-ph
Neutrinos at IceCube from Heavy Decaying Dark Matter
宇宙中微子光谱中的单色线将是暗物质的确凿证据。有趣的是,冰立方实验最近报告了两个PeV中微子事件,其能量可能与实验不确定性相等,并且其背景波动的概率估计小于1%。在这里,我们探讨这些事件的前景是从暗物质的单色线信号的第一个迹象。虽然可测量的湮灭签名似乎是不可能的,在这样的能量,我们讨论的暗物质量子数,有效的运营商,和寿命可能导致一个适当的信号从暗物质衰变。我们将表明,一套可能的衰变算子是相当有限的,并将重点放在几个可行的候选人,可以解释冰立方事件;违反R-宇称引力子,隐藏的扇区规范玻色子,在额外的维度和单态费米子。在基本上所有的情况下,我们发现,一个PeV中微子线信号从暗物质将伴随着一个潜在的可观察到的连续谱的中微子上升到较低的能量。
2013-06-14 astro-ph.HE hep-ph
New physics decaying into metastable particles: impact on cosmic neutrinos
研究早期宇宙中新物理粒子衰变为亚稳态粒子对宇宙中微子的影响,发现其改变有效中微子自由度、谱畸变及不对称性,影响大爆炸核合成和CMB观测,并提供计算工具。
2025-03-08 astro-ph.CO hep-ph
Interpretation of the XENON1T excess in the model with decaying sterile neutrinos
用三个活跃中微子和三个惰性中微子的唯象模型解释了在1 - 7 keV能区观察到的XENON 1 T过量电子反冲事件。假设两个质量合适的无菌中微子衰变,而第三个无菌中微子是稳定的,就有可能解释观察到的电子反冲事件的能谱。此外,使用这种方法在1 - 7 keV的能量范围内的三个峰进行了预测。暗玻色子只需要在很小的程度上与这个区域中发射的光子混合。这三个轻不育中微子的存在可能对中微子物理、天体物理和宇宙学中的一些现象产生影响。
2021-04-14 hep-ph
Possible Capture of keV Sterile Neutrino Dark Matter on Radioactive beta-decaying Nuclei
在费米子质谱中存在一个跨越O(0.5)eV ~ O(0.5)MeV六个数量级的“沙漠”。我们认为,它可能容纳一个或多个千电子伏的不育中微子作为一个自然的候选人,温暖的暗物质。为了说明这一观点,我们简单地假设存在一个keV的惰性中微子nu_4,它的味本征态nu_s与三个活性中微子弱混合。在自洽参数化下,我们阐明了nu_4和β衰变辐射衰变中不同的活性-无菌中微子混合因子。在实验室中直接探测这种keV的无菌中微子暗物质原则上是可能的,因为nu_e的nu_4分量在被放射性β衰变核捕获时可以在电子能谱上留下明显的印记。我们对捕获反应nu_e + ^{3}H \to ^{3}He + e^-和nu_e + ^{106}Ru \to ^{106}Rh + e^-在β衰变背景下的特征进行了分析,并得出结论,从长远来看,这种实验方法可能不是没有希望的。
2010-11-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Connecting cosmologically decaying dark matter to neutrino physics
本文提出一个暗物质衰变模型,其衰变产物可在大尺度结构巡天、JUNO和COSI中产生可探测信号,并自然解释中微子质量,凸显巡天对中微子模型的探测潜力。
2025-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Masses, Leptogenesis and Decaying Dark Matter
我们研究了标准模型的一个简单的扩展,以同时解释中微子质量,暗物质和宇宙的物质-反物质不对称性。在我们的模型中,重子的不对称性是通过稀薄生成机制实现的,而寿命为O(10 ^26 s)的衰变暗物质为费米和PAMELA卫星实验中的电子和正电子过剩提供了一个自然的解决方案。特别是,我们强调,我们的模型是敏感的费米数据的端点周围1 TeV的结构。此外,模型中提出的一些新粒子在不久的将来的对撞机上是可以实现的,例如大型强子对撞机。
2009-06-10 hep-ph
Prospects for Detecting Neutrino Signals from Annihilating/Decaying Dark Matter to Account for the PAMELA and ATIC results
最近的PAMELA数据表明,正电子分数有超过几个GeV,而反质子的一个没有。此外,ATIC数据表明,电子/正电子通量从300 GeV到800 GeV有一个凸起。如果PAMELA和ATIC的主要最终产物是带电轻子($e$、$μ$和$τ$),那么具有大推进因子的湮灭暗物质(DM)和具有$ 10^{26} s$附近寿命的衰变DM都可以解释它们的观测结果。在这项工作中,我们计算了中微子的流量产生的$μ$和$τ$,起源于湮灭/衰变DM,并估计了最终的μ介子率在中微子望远镜,即Ancavity和IceCube。由于其优异的角分辨率,Ancaster和IceCube有望在湮灭DM场景中发现来自银河系中心和/或大DM子晕的中微子信号,但在衰变DM场景中却极具挑战性。
2009-02-06 astro-ph hep-ph
Decaying warm dark matter and neutrino masses
中微子质量可能产生于未规范轻子数的自发破缺。由于量子引力效应,相关的戈德斯通玻色子--马约子--将获得一个质量。我们确定宇宙微波背景观测所需的寿命和质量,以便大质量的majoron提供所观察到的宇宙暗物质。在中微子质量呈跷跷板状上升的模型中,大强子DDM方案非常适合,并可能导致其他可能的宇宙学含义。
2007-11-07 astro-ph hep-ph
Sensitivity to $θ_{13}$ and $δ$ in the Decaying Astrophysical Neutrino Scenario
我们先前已经证明,来自遥远天体物理源的高能中微子的衰变将通过强烈偏离仅由振荡预期的$ϕ_{ν_e}:ϕ_{ν_μ}:ϕ_{ν_τ} = 1:1:1$的味比来揭示。在这里,我们表明,当混合角$θ_{13}$和CP相位$δ$被允许为非零时,偏差显着较大。如果中微子衰变,这将允许在冰立方和其他近期中微子望远镜中测量$θ_{13}$和$δ$。
2003-09-23 astro-ph hep-ph
CMB Anisotropy in the Decaying Neutrino Cosmology
基于几个天体物理学的原因,假设宇宙中有接近临界密度的轻(~30 eV)中微子,它们以辐射方式衰变,寿命为~10^{23}秒,这是很有吸引力的。在这样的宇宙学中,宇宙早期被再电离,宇宙微波背景的最后散射面显著加宽。计算了宇宙微波背景中温度涨落的角功率谱。正如预期的那样,相对于标准情况,声学峰值被显著阻尼。这将使即将到来的MAP和普朗克探测器任务对衰变中微子宇宙学进行明确的测试。
1998-07-27 astro-ph hep-ph
Increasing the effective number of neutrinos with decaying particles
我们提出了在大爆炸核合成之后但在结构形成之前增加中微子有效数N_nu的衰变粒子模型。我们指出,我们的方案不仅解决了这两个时代的N_nu的约束之间的差异,但也提供了一个可能的答案更深层次的不一致,在小尺度上的物质功率谱振幅的估计,表示为sigma_8,WMAP和一些小尺度的物质功率测量,如莱曼α森林和弱透镜。我们考虑(a)介子衰变为两个轴子;(b)引力子衰变为轴子和轴子;(c)Dirac右手中微子衰变为引力子和右手中微子。
2007-05-12 astro-ph hep-ph
Neutrino mass limits and decaying dark matter: background evolution versus perturbations
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM)(蒙彼利埃宇宙与粒子实验室);Institut für Astroteilchenphysik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)(卡尔斯鲁厄理工学院天体粒子物理研究所)
研究当部分暗物质衰变为无质量暗辐射时,中微子质量界限如何被放宽,并发现加入扰动观测(尤其是CMB透镜)可恢复严格约束。
2026-06-08 astro-ph.CO 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
Photo- and Hadrodisintegration constraints on massive relics decaying into neutrinos
本文系统研究遗迹粒子衰变为中微子对早期宇宙轻元素丰度的影响,采用蒙特卡罗概率方法统一处理光致蜕变与强子蜕变过程,从而在广泛的粒子质量和寿命范围内获得显著宇宙学约束。
2025-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Estimation of Baryon Asymmetry from Dark Matter Decaying into IceCube Neutrinos
冰立方中微子天文台最近的结果包括了一个过剩的PeV中微子事件,这些事件似乎遵循一个不同于冰立方探测到的其他低能量中微子的破幂律。这些中微子可能的天体物理来源仍然未知。这种中微子的一个可能来源是非热的、长寿命的重质量暗物质的衰变,其质量应该是$> 10^{6} \rm {GeV}$,可能在宇宙的早期产生。它们可以通过强子和轻子通道进行级联衰变,最终产生这样的高能中微子。这项工作通过研究这些暗物质候选者的衰变通量来探索这种可能性。这种暗物质粒子的质量和寿命已经通过与冰立方的PeV中微子数据进行$χ^2$拟合而获得。最后,我们估计了宇宙中由于这种暗物质衰变而产生的重子不对称性。
2021-05-27 hep-ph
Fully relativistic treatment of decaying cold dark matter in $N$-body simulations
我们提出了$N$体模拟中,无论是所有的,或一部分,冷暗物质衰减非相对论的相对论,非相互作用的暗辐射组件。辐射和广义相对论的所有影响都自洽地包含在线性微扰理论的水平上,因此我们的模拟结果与线性爱因斯坦-玻尔兹曼代码(如CLASS)在适当的大尺度限制下的结果相匹配。我们还发现,标准的,牛顿$N$ -体模拟充分描述在较小尺度($k \gtrsim 0.1 \, h/{\mathrm{Mpc}}$)在这种类型的模型的非线性演化,只要衰变组件的质量被正确修改,并正确处理的背景演变。也就是说,对于小尺度的研究,广义相对论和辐射的影响可以安全地忽略不计。
2019-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Majorana CP Violation Insights from Decaying Neutrinos
Jawaharlal Nehru University(贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学);Oklahoma State University(俄克拉荷马州立大学);Institut de Física Corpuscular – CSIC/Universitat de València(粒子物理研究所 - 西班牙国家研究委员会/巴伦西亚大学);Indian Institute of Technology (BHU)(印度理工学院(贝拿勒斯));Indian Institute of Science Education and Research Berhampur(贝拉姆普尔科学教育与研究所)
通过分析中微子衰变对Majorana相位的影响,研究其在中微子振荡概率中的表现及CP反常效应。
2026-01-06 hep-ph
A_4-based neutrino masses with Majoron decaying dark matter
我们提出了一个轻子数自发破缺的A_4味对称SU(3)xSU(2)xU(1)跷跷板模型。一致的两个零的中微子质量和混合的纹理模式出现从I型和II型的跷跷板贡献的相互作用,具有重要的唯象预测。我们表明,如果马约伦成为大规模的,这种跷跷板的情况下提供了一个可行的候选人衰变暗物质,符合宇宙微波背景寿命的限制,从目前的WMAP观测。我们还计算了子领先的单圈诱导衰变成光子,这导致一个单能量的发射线,可能会在未来的X射线任务,如Xenia观察。
2010-10-06 hep-ph
IceCube neutrinos, decaying dark matter, and the Hubble constant
从普朗克测量的宇宙微波背景各向异性导出的宇宙学参数与直接天文测量的低红移的各种参数存在一定的张力。最近,人们已经证实,如果在重组和现在的时期之间,有一定比例的暗物质是不稳定的,并发生衰变,这种差异就可以得到调和。本文证明,如果超重残骸有中微子B(X \to)\sim 3 \times 10^{-9}的分支,那么这种情况也可以容纳最近发现的地外中微子通量,从而缓解IceCube结果与费米LAT数据之间的紧张关系。该模型具有完全的预测性,可以面对未来的IceCube数据。我们证明,经过10年的观察,IceCube将能够在3σ水平上区分单能信号与X衰变。在升级后的IceCube-Gen 2的几年数据采集中,将收集到足够的统计数据来阐明5σ水平上的暗物质-中微子联系。
2016-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Probing the properties of superheavy dark matter annihilating or decaying into neutrinos with ultra-high energy neutrino experiments
暗物质粒子$χ$的证据,是令人信服的基础上银河宇宙尺度的观测。到目前为止,有希望的弱相互作用大质量粒子的情况下,逃避检测,激发替代模型的暗物质。我们考虑的方案涉及超重暗物质(SHDM),可能会衰变或湮灭的中微子和反中微子。在质量范围$m_χ=10^7-10^{15}\,{\rm GeV}$,我们评估未来的观测站POEMMA和GRAND的间接暗物质检测通过测量中微子引起的广泛的空气簇射(EAS)的灵敏度,计算俄歇和ANITA限制使用其最后的最新灵敏度,并将它们与冰立方限制。我们还表明,星系晕中的暗物质分布的不确定性对中微子通量有很大的影响。我们表明,地面无线电探测器,如GRAND可以实现高灵敏度,由于其大的有效面积和高占空比。基于空间的切伦科夫探测器,如测量EAS光学切伦科夫信号的POEMMA,具有全天空覆盖和快速回转的优势,能够实现专注于银河系中心的优化SHDM观测策略。我们发现,增加切伦科夫探测器的视场可以显着提高灵敏度。此外,POEMMA的荧光观察模式,测量EAS以上$20\,$ EeV将实现国家的最先进的灵敏度SHDM属性在最高的质量尺度。
2021-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Direct detection of relic active and sterile neutrinos
在早期宇宙中,活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以形成宇宙中微子背景。我们认为β衰变(例如,$^3$ H)和EC衰减(例如,$^{163}$ Ho)核作为实验室捕获残余中微子的理想靶。计算了(3 + $N_{\rm s}$)味混合方案中残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或电子俘获(EC)衰变背景的俘获率,并结合PIMMY计划讨论了未来的发展前景.我们强调,从长远来看,这种直接测量热DM的方法可能并非毫无希望。
2016-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Sterile Neutrinos and the Short Baseline Oscillation Anomalies
MiniBooNE实验已经观察到,在源-探测器距离太短而与标准中微子振荡不兼容的情况下,μ介子中微子束中的电子中微子显著过量。对于这个信号,最直接的解释是标准模型中微子和一个新的、无菌的中微子之间的振荡,但从寻找μ子中微子消失的实验中得到的零结果并不支持这种解释。在这里,我们讨论了MiniBooNE数据的可能性,而不是解释一个无菌中微子,迅速衰减到活跃的中微子加上轻玻色子。二次中微子的味道组成是由不育中微子混合角,我们表明,数据是最好的解释,如果不育中微子主要与电子中微子混合。无菌中微子的质量的优选范围在100 eV和1 keV之间。我们认为,该模型可以很容易地满足宇宙学约束,因为它有“秘密相互作用”机制内置。除了MiniBooNE异常之外,LSND、反应堆和镓异常也是可能的,但在这种情况下,模型需要扩展以避免宇宙学限制。
2020-06-15 hep-ex hep-ph
Structure Formation with a Decaying Mev Tau Neutrino and a Kev Majoron
我们考虑的大尺度结构形成的方案与Tau中微子的质量在MeV范围和寿命的顺序年衰变成一个巨大的majoron与KeV质量。后者就是现在的冷暗物质粒子。与通常的无碰撞暗物质相比,强子具有相对较强的自相互作用,其结构形成的图像与标准的大不相同。$J \ra γγ$衰变导致在$E_γ= m_J/2$处存在可检测的X射线线。电子中微子和μ子中微子被认为是非常轻的,这是为了解释太阳中微子在\ne到\nm振荡中的不足。具有自发破缺R宇称的超对称性为我们的方案提供了一个自然的粒子物理模型。
1995-06-02 astro-ph hep-ph
The effect of Coulomb interactions on relic neutrino detection via beta decaying impurities in (semi)metals
Instituut-Lorentz, Universiteit Leiden(莱顿大学洛伦兹研究所);Institute for Theoretical Physics, Universiteit van Amsterdam(阿姆斯特丹大学理论物理研究所)
研究库仑相互作用对β衰变杂质中探测残余中微子的影响,分析介电间隔抑制杂化和扰动理论中最低非平凡阶的杂化效应。
2026-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Neutrino Signals from Annihilating/Decaying Dark Matter in the Light of Recent Measurements of Cosmic Ray Electron/Positron Fluxes
PAMELA卫星和ATIC气球实验测量到的宇宙线电子和正电子通量的过剩可以解释为暗物质湮灭或衰变为轻子的信号。在这封信中,我们表明,再现电子/正电子过剩的暗物质湮灭/衰变可能会从银河系中心产生大量的高能中微子。在这种情况下,未来更大的正方形大小的实验可能会证实这种情况,甚至超级神冈的结果已经对一些暗物质模型提出了限制。
2009-02-05 astro-ph hep-ph
Long-Exposure NuSTAR Constraints on Decaying Dark Matter in the Galactic Halo
我们提出了两个互补的NuSTAR x射线搜索千电子伏级的暗物质衰减到单能光子在银河系晕。在第一个,我们利用已知的强度模式的未聚焦杂散光整个探测器平面-主要来源的光子从扩散源-分离天体物理发射内部仪器背景使用${\sim}$ 7-MS/探测器深空天空曝光。在第二,我们提出了一个更新的参数模型的完整的NuSTAR仪器背景,使我们能够利用一个独立的${\sim}$ 20-MS/探测器堆叠曝光分布在天空中的统计能力。使用这两种方法都没有发现异常X射线线的证据,我们对无菌中微子质量为6- 40 keV的活动-无菌混合角$\sin^2(2θ)$设定了限制。第一个关键的结果是,我们强烈反对一个${\sim}$ 7 keV的无菌中微子衰变为3.5 keV的光子。第二,我们导出了质量为${\sim}$ 15- 18 keV和${\sim}$ 25- 40 keV的不育中微子的领先极限,达到或低于大爆炸核合成极限。结合以前的结果,中微子最小标准模型($ν$ MSM)的参数空间现在几乎是封闭的。
2023-01-17 astro-ph.HE hep-ph
R-Parity Breaking via Type II Seesaw, Decaying Gravitino Dark Matter and PAMELA Positron Excess
我们提出了一类新的具有第二类跷跷板机制的MSSM的R宇称违反扩张,其中不稳定的引力子是宇宙的暗物质。它主要衰变为三个轻子的末态,从而为PAMELA实验中的正电子过剩而非反质子过剩提供了一个自然的解释。该模型可以解释中微子质量,而无需调用任何高尺度物理学,同时保持了宇宙中预先存在的重子不对称性。
2009-05-21 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinos as Hot or Warm Dark Matter
活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以为热暗物质(DM)提供服务。另一方面,keV的不育中微子可能是一个很好的候选人温暖的DM。β衰变(例如,H-3和Ru-106)和EC-衰变(例如,Ho-163)核被认为是最有希望分别捕获这些极低能中微子和反中微子的靶。计算了在不同的味混合方案下,残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或EC衰变背景的俘获率。我们强调,这种直接的实验室测量热或温暖的DM可能不是没有希望的长期。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Multi-messenger High-Energy Signatures of Decaying Dark Matter and the Effect of Background Light
南极的冰立方中微子天文台已经测量了天体物理中微子,使用的是TeV到PeV能量范围内的贯穿事件和起始事件。这些天体物理学中微子的起源在很大程度上仍然没有得到解决,它们的潜在来源可能是暗物质衰变。利用μ子中微子测量天体物理通量与起始事件测量存在轻微的紧张关系。这种张力是由在40 - 200 TeV的能量范围内观察到的相对于贯穿预期的过量驱动的。先前的研究已经考虑了这种过量可能是由于重暗物质衰变的可能性,并使用伽马射线和中微子数据进行了限制。然而,这些限制并非没有警告,因为它们依赖于天体物理学中微子通量和伽马射线发射源的建模。在这项工作中,我们得到的背景不可知的银河系和河外星系的衰减暗物质的限制,考虑西藏AS $_γ$数据,费米-LAT扩散数据,和冰立方高能量的启动事件样本。对于伽玛射线的限制,我们调查的不确定性传播过程中所产生的未知强度的河外背景光的电磁级联的二次发射。我们发现,这种不确定性的变化高达$\sim 55\%$的伽玛射线的限制与河外数据。我们的研究结果意味着天体物理学中微子通量的很大一部分可能是由于暗物质,排除它取决于对伽马射线和中微子背景的假设。后者取决于尚未查明的来源。
2022-05-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph