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天文观测提供了暗物质存在的大量证据,它构成今天宇宙总能量密度的26%左右。但是目前暗物质的所有证据都来自引力效应。探寻暗物质属性是当前粒子物理和宇宙学的一个重要挑战。由于粒子物理标准模型不能提供暗物质解释,因此研究暗物质本身是寻找超出标准模型新物理的重要途径。弱相互作用大质量粒子(WIMP)是当前暗物质主要候选者之一。WIMP剩余丰度可以通过典型弱作用能标湮灭截面热退耦自然得到。人们认为暗物质晕中会发生暗物质湮灭或者衰变产生标准模型末态粒子,比如银河系中心或者矮星系的γ光子信号,银河系晕内正电子和反质子宇宙线信号。目前间接探测实验主要研究这些宇宙线信号。 PAMELA和AMS-02实验组先后报告宇宙线正电子分支比存在超出。它与传统天文正电子次级起源不一致,次级正电子由原初宇宙线轰击星际气体产生。我们主要讨论正电子通过暗物质级连湮灭产生,暗物质湮灭到媒介粒子,而媒介粒子衰变为μ介子。最佳暗物质拟合质量约(O)(1)TeV,湮灭截面约(O)(10-24)cm3s-1。另外,由于Fermi-LAT实验组没有在矮星系中发现γ光子超出,因此给出暗物质湮灭截面非常严格的上限。并且Planck卫星的数据也给出重电离时期暗物质湮灭截面上限,它基本排除AMS-02正电子超出参数空间。一种解决方法是考虑带p波Sommerfeld增强的湮灭过程。Sommerfeld增强机制可以在低速下通过交换媒介粒子增大暗物质湮灭截面。我们希望p波Sommerfeld增强能同时解释AMS-02正电子超出和速度压低下的CMB限制。我们已经找到可以同时满足AMS-02正电子超出,CMB限制,矮星系γ光子限制和剩余丰度限制的参数空间。 最新发布的AMS-02(p)/p能谱数据显示存在能量范围100~450GeV的峰状超出。如果暗物质通过轻媒介粒子级连湮灭,末态粒子能谱形状强烈依赖于媒介粒子质量。当媒介粒子质量接近(p)/p产生阈值能量,反质子末态能谱会出现窄宽度峰结构。相比于暗物质直接湮灭到标准模型末态和超新星遗迹反质子起源,通过轻媒介粒子级连湮灭过程产生反质子的机制能更好拟合AMS-02数据,并且它也与Fermi-LAT组矮星系γ光子超出限制一致。 近期,LHC Run-2数据显示存在疑似不变质量约~750GeV的双光子超出事例。暗示可能存在新共振态φ,它可能会衰变到暗物质粒子。我们讨论了一系列暗物质模型,并将LHC双光子超出与Fermi-LAT组观测到的银河系中心方向约2GeV光子超出,即银心超出联系起来。我们研究能同时解释两种超出的必要条件,尤其是对衰变宽度与质量比值Γ/M以及衰变道的限制。我们发现对于标量暗物质模型且φ通过q(q)湮灭产生,满足条件的最小Γ/M约为(O)(10-3)。如果标量暗物质模型,且φ通过gg fusion产生或者旋量暗物质模型通过q(q)湮灭产生,所需最小Γ/M约为(O)(10-2)量级。对于能同时解释两种超出的暗物质模型,所预言的单线γ光子产生截面可以满足目前Fermi-LAT实验限制。