Searching For Superheavy Decaying Particles With Ultra-High-Energy Neutrino Observatories
本文研究超重长寿命遗迹衰变产生的超高能中微子,考虑电磁级联中的μ子与π介子对产生过程,并基于 IceCube 和 Fermi 导出新约束,指出 IceCube-Gen2 等下一代中微子望远镜将具备前所未有的探测灵敏度。
2025-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for decaying eV-mass axion-like particles using gamma-ray signal from blazars
质量在eV范围内的衰变类轴子粒子(ALP)可能占据银河系和其他星系的暗物质晕,在河外背景光(EBL)光谱中产生特征性的“凸点”特征。这一特征在遥远的河外源的伽马射线光谱上留下了印记。我们推导出的ALP耦合到光子的光谱分析的基础上,非常高的能量伽玛射线大声耀变体的约束。我们结合费米/LAT和切伦科夫望远镜的伽马射线光谱测量,并拟合一个模型,在该模型中,通过对ALP衰变产生的光子的产生来修改固有源光谱。我们通过这种效应来限制伽马射线通量抑制的幅度。我们发现,结合费米/LAT和VERITAS数据集的源1 ES 1218+304目前提供了最严格的约束ALP-双光子耦合,这是互补的约束所施加的非观测的额外的能量损失的水平分支星,高分辨率光谱观测的星系团的光学望远镜和搜索ALP信号的欧洲核子研究中心太阳轴子望远镜。我们的分析有利于在EBL谱中存在一个凸起,这可能是由质量范围为2-3 eV的ALP和$\sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子光子耦合产生的。我们讨论了验证这一提示的可能性与更深的切伦科夫望远镜观测大量的耀变体与当前一代仪器和切伦科夫望远镜阵列。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Smoking gun signature from axion and the constraints with radio telescopes
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
针对轴子探测需求,本研究优化轴子-光子转化计算、提出匹配滤波积分方法提升信噪比,基于TMRT观测数据得到新约束,验证了FAST、SKA探测指定质量区间轴子的可行性。
2025-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Prospects for cosmological research using hundred-meter-class radio telescopes: 21-cm intensity mapping survey strategies with QTT, JRT, and HRT
Northeastern University(东北大学)
利用QTT、JRT和HRT进行21厘米强度测绘,通过BAO/RSD测量提升暗能量约束精度。
2025-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Indirect Detection of Decaying Dark Matter with High Angular Resolution: Case for axion search by IRCS at Subaru Telescope
提出利用微分$D$因子分析矮椭球星系暗物质衰变信号,发现8.2m Subaru望远镜的IRCS可探测eV级类轴子粒子,数晚观测即可超越恒星冷却界限。
2023-05-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
A general study of decaying scalar dark matter: existing limits and projected radio signals at the SKA
我们考虑一个衰变标量暗物质(DM)的质量$m_χ$在10 GeV - 10 TeV的范围内,并改变分支比的所有可能的两体SM的最终状态(不包括和包括$ν\barν$)的范围内$0\%-100\%$的总衰变宽度$Γ$使用几个天体物理和宇宙学观测收集的数据来获得约束。我们发现,$Γ\lesssim 10^{-26} - 10^{-27}\,{\rm s}^{-1}$(不包括$ν\barν$)和$Γ\lesssim 10^{-24} - 10^{-26}\,{\rm s}^{-1}$(包括$ν\barν$)是允许的,这取决于值的$m_χ$,这是最强大的上限$Γ$的通用衰减标量DM。然后,我们调查的前景,即将到来的平方公里阵列(SKA)射电望远镜在检测DM衰变引起的无线电信号起源于矮球状(dSph)星系。我们已经分类的DM参数空间,允许现有的观测,独立于每个单独的两体SM最终状态的分支比,在SKA的可检测性的基础上。排除$ν\barν$衰变模式,我们发现,在整个DM质量范围内考虑,$Γ\gtrsim 10^{-30}\,{\rm s}^{-1} - 10^{-29}\,{\rm s}^{-1}$是可检测的所有可能的分支比组合在SKA(假设100小时的观测时间),与保守的选择相关的天体物理参数。另一方面,当任意的分支比也允许的$ν\barν$衰变模式,DM衰变可以探测独立的分支比的每个SM最…
2022-09-01 astro-ph.HE hep-ph
Dark Radiation and Decaying Matter
最近的宇宙学测量倾向于在标准模型(SM)的三个活跃中微子和光子所提供的能量密度之外,增加相对论性的能量密度。这通常被称为“暗辐射”,表明在理论中需要新的光态,而不是SM。在本文中,我们研究和数值探索的替代可能性,这种增加来自一些新形式的重物质衰变为SM中微子。本文利用Wilkinson微波各向异性探测器、南极望远镜的观测数据、目前哈勃常数的测量结果、高红移I型超新星的观测结果和重子声学振荡尺度的信息,研究了衰变物质密度及其寿命的约束条件。此外,我们在分析中还包括了在大爆炸核合成时对宇宙膨胀率有额外贡献的信息。我们比较了在这种情况下得到的结果与标准分析中得到的恒定$N_{\rm eff}$。
2012-12-06 astro-ph.CO hep-ph
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场(如中子星磁层中的磁场)存在下,冷暗物质(CDM)轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜,如SKA(平方公里阵列)可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Grand Unification in the Axiverse: Decaying Axion Dark Matter and Spontaneous Baryogenesis
衰变常数接近大统一(GUT)尺度的量子色动力学轴子具有接近neV的超轻质量。然而,我们表明,轴子粒子的质量附近的千电子伏- PeV范围内的大统一体尺度的衰变常数也很好的动机,因为它们自然产生的轴向理论与黑暗的非阿贝尔规范群。我们证明了正确的暗物质丰度可以通过这些模型中的重轴子通过错位机制结合一段时间的早期物质统治从长寿命的黑暗胶球相同的规范组。重的轴子暗物质可能会衰变为两个光子,产生单能量的电磁信号,可以被当前或下一代的天基望远镜探测到。我们计划下一代望远镜的灵敏度,包括$\textit {Athena,}$ AMEGO和e-ASTROGAM,以这种衰变的轴子暗物质。如果暗区包含多个约束规范群,那么观察到的原始重子不对称性也可以通过自发重子生成来实现。我们提出了明确的orbifold建设的黑暗规范群统一与SM在大统一尺度和轴子出现的第五个组件的黑暗规范场与散装陈-西蒙斯条款。
2022-08-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Radio observations of the Galactic Centre and the Coma cluster as a probe of light dark matter self-annihilations and decay
我们更新我们以前的计算伽马射线和无线电观测的约束条件的湮灭的暗物质粒子轻于10 GeV。我们预测的同步辐射光谱,以及与光衰减和湮灭暗物质候选人在后发座星系团和银河系中心的无线电发射的形态。我们的新结果基本上证实了我们以前的发现:如果磁场大于50微高斯,银河系最内部的同步辐射会限制甚至排除暗物质候选者。事实上,我们的结果表明,光湮灭候选者必须有一个S波抑制对湮灭截面到电子(或分支比到电子正电子必须很小)。如果暗物质在衰变,它的寿命必须大于t = 3。10^{25}秒。因此,当人们提出一个“轻”的暗物质候选者时,无线电发射总是应该被考虑的。
2010-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
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
Direct detection of dark photon dark matter using radio telescopes
本文提出利用射电望远镜的局部吸收直接探测超轻暗光子暗物质,通过FAST数据将动力学混合上限提升至$10^{-12}$,并展望LOFAR和SKA1在宽频段的高灵敏度搜寻。
2023-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Anisotropic cosmic optical background bound for decaying dark matter in light of the LORRI anomaly
最近,新地平线观测报告了宇宙光学背景(COB)中的异常通量。COB的流量是$16.37\pm 1.47\, \rm nW m^{-2} sr^{-1}$,在LORRI枢轴波长$0.608\,\rm μm$,这是$\sim 4σ$水平以上的预期流量从哈勃太空望远镜(HST)星系计数。如果这是电子伏特尺度的暗物质衰变为光子的暗示,那就太好了。在本文中,我们指出,这样一个衰减的暗物质模型预测大量的各向异性的COB通量,这是准确测量的HST。HST的数据排除了在$5$ - $20$ eV质量范围内大于$10^{-24}$-$10^{-23}\,{\rm s}^{-1}$的主导冷暗物质的衰变率。因此,衰变的冷暗物质解释了COB过剩是强烈不利的各向异性约束。我们讨论了一些漏洞:例如热/热暗物质或暗物质的两步衰变,以解释COB过量。
2023-01-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Green Bank and Effelsberg Radio Telescope Searches for Axion Dark Matter Conversion in Neutron Star Magnetospheres
在中子星周围的强磁场中,轴子暗物质(DM)可以转化为射频电磁辐射。这样一个过程的无线电特征将是一个超窄的光谱峰值,其频率由轴子粒子的质量决定。我们分析了我们从罗伯特·C. Byrd Green Bank望远镜在L波段,Effelsberg 100米望远镜在L波段和S波段,从一些来源,包括银河系的银河系中心和附近孤立的中子星RX J0720.4-3125和RX J0806.4-4123,预计将产生明亮的轴子-光子转换信号。我们没有发现轴子DM的证据,并能够设置一些最强的约束,到目前为止,在高度积极的质量范围之间的~5-11 $μ$ eV的轴子DM的存在。
2020-03-31 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Low-frequency radio telescopes sensitivity to light dark matter
LAPTh, CNRS, USMB(拉普特实验室,法国国家科学研究中心,萨瓦大学);Instituto de Astrofísica de Canarias(加那利群岛天体物理研究所);Universidad de La Laguna(拉古纳大学)
本文研究了地面和月基射电望远镜在探测轻暗物质(如轴子或暗光子)时的灵敏度,特别是通过太阳、地球和木星等太阳系目标的共振转换来检测这些粒子。
2026-05-18 astro-ph.HE 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
TeV gamma-UHECR anisotropy by decaying nuclei in flight: first neutrino traces?
超高能宇宙射线)可能解决沿半人马座A的俄歇河外星系团。此外,他像UHECR核不能从处女座到达,因为轻核的脆弱性和不透明度超过几个Mpc,解释了处女座UHECR的缺席。正如观测到的,UHECR信号沿着Cen-A传播,因为水平的星系臂磁场使它们在垂直角度上弯曲。类He核的Cen A事件的偏转程度与观察到的成团事件一样多;质子将更加准直,而重(铁)核则过于分散。这种轻核UHECR成分与其他俄歇重核和Hires核子成分共存。剩余的UHECR扩散群可能暗示与其他伽马(MeV-Al^{26}放射性)图的相关性,这主要是由于星系SNR源,如船帆座脉冲星,最亮,最近的GeV源。其他最近的星系伽马源通过TeV相关地图显示与UHECR的联系。我们认为,UHECR也是重放射性星系核,如Ni^{56},Ni^{57}和Co^{60}被星系场广泛弯曲。UHECR放射性(在$β$和$γ$通道中)和在数百keV的飞行中的衰变被增强(通过巨大的洛伦兹因子(近十亿)),导致PeV电子和随之而来的同步加速器TeV伽马,提供UHECR-TeV相关的天空各向异性。此外,最罕见的非大气层电子和τ中微子也在PeVs处二次爆发,作为ICECUBE中刚刚发现的前两个最罕见的簇射,可能是这种预期的放射性二次尾的第一个特征。
2012-07-01 astro-ph.HE hep-ph hep-th
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$,起源于湮灭/衰变DM,并估计了最终的μ介子率在中微子望远镜,即Ancavity和IceCube。由于其优异的角分辨率,Ancaster和IceCube有望在湮灭DM场景中发现来自银河系中心和/或大DM子晕的中微子信号,但在衰变DM场景中却极具挑战性。
2009-02-06 astro-ph hep-ph
Telescope Array Bursts, Radio Pulses and Axion Quark Nuggets
望远镜阵列(TA)实验记录了\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}几次短时间的空气簇射事件。这些爆发与传统的单一阵雨非常不同,并且被发现与闪电密切相关。在我们以前的工作\cite{Zhitnitsky:2020shd}中,我们提出这些爆发代表了在所谓的轴子夸克块金(AQN)模型中暗物质(DM)湮灭事件的直接表现。在目前的工作中,我们建议测试这个建议,以搜索频带$ν\in (0.5-200)$ MHz的无线电信号,必须与TA突发同步。我们认为,传统的闪电引起的无线电发射可以很容易地区分从AQN引起的无线电脉冲在这项工作中讨论。
2022-03-15 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Testing Dark Matter Models with Radio Telescopes in light of Gravitational Wave Astronomy
在这封信中,我们提出了一种新的唯象范式,在这种范式中,如果标准模型之外的粒子物理与早期宇宙中的一阶相变有关,那么它们就可以通过射电天文学进行检验。对于这种类型的暗物质模型,一级相变发生在KeV尺度,因此,诱导产生的随机引力波背景,可以检测到脉冲星定时措施。我们通过研究一类Majoron暗物质模型证明了这一假设的可行性,这类模型与$U(1)_{L}$或$U(1)_{B-L}$对称性的一级相变有关,因此被称为{ \it violent Majoron}.预计正在进行和即将进行的射电实验,包括FAST、SKA和IPTA,将对这一现象进行研究。
2017-12-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph