高能宇宙射线中寻找暗物质信号的唯象研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuzhao123456
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
暗物质的存在被各个尺度上的天文学和宇宙学观测所证实,它贡献了~85%的宇宙物质密度,然而其物理本质依然不清楚。如果暗物质粒子会湮灭或者衰变到标准模型粒子,如电子,夸克,中微子和光子等等,那么富集暗物质的天文结构会将这些背景之外的超出信号放大到可观测的范围,暗物质的间接探测就是通过捕捉这些信号来探测暗物质,它是探测暗物质的主要手段之一。  暗物质间接探测最重要的两个信息载体是带电宇宙线和γ射线。宇宙线中的反物质非常稀少,尤其正电子和反质子对额外的注入非常敏感,因此物理学家期待能从中发现暗物质信号。然而,由于带电粒子在银河系传播过程中会经历复杂的偏转和能量损失过程,其注入源也没有明确的观测结论,因此宇宙线粒子的起源与传播是间接探测中需要深入研究的课题。  光子信号的优点是它在传播中无能损和偏转。Fermi-LAT等实验积累了大量的高能光子数据。银心是最期待能发现暗物质γ信号的区域之一,然而其背景成分的复杂性,尤其是来自星际介质的弥散光子,给超出信号的研究带来了巨大困难。另一个受关注的观测区域是矮星系,它们纬度较高而受背景影响较小,目前也给出了间接探测最严格的限制之一。  中国第一颗暗物质探测卫星DAMPE(“悟空”)最近给出了其测得的高能正负电子能谱,在确认了能谱拐折的同时也暗示1.4TeV处存在尖峰超出结构。我们分析了这种结构可能来源于暗物质源的持续注入,即质量约1.5TeV的暗物质湮灭到正负电子并发生能谱展宽,对应天体可能是点状的minispike或者有一定空间扩展度的subhalo。另一种可能性是,尖峰是由瞬时爆发的天体源经过相空间压缩以及能量依赖的扩散过程而产生。我们考虑了这些可能性对应的天体源受到的各向异性、正电子背景、光子信号等方面的限制。这些源都位于太阳系临近区域,目前都尚不能被其他实验排除,而它们伴随产生的光子信号特征各异,也可作为源的搜寻依据。  目前高能反质子的最精确测量结果来自AMS-02实验。其(p)/p数据整体上与模型预言结果一致,但在300GeV附近有疑似的窄峰结构。我们分析了这种窄峰结构无法从传统的天文学过程以及暗物质直接湮灭图像中产生,而暗物质通过一对质量略大于两倍质子质量的轻媒介粒子的级联湮灭过程,可以很好地解释这个超出信号。这种解释所偏好的暗物质参数区域目前仍然没有被矮星系光子探测结果排除。  随着暗物质空间探测的能量区间越来越大,精度越来越高,暗物质间接探测对各种粒子来源的研究也要求越来越深入和精确,人们对暗物质的搜寻的关注点也从星系以上的大尺度进入太阳系临近的局部区域。未来的间接探测实验会给出更多更精确的数据,本文也希望能为以后的间接探测的分析扩宽思路。
其他文献
目前国内大部分油田已进入开发的中后期,80%以上的油井依靠抽油生产,其中尤以采用有杆泵抽油机为主要生产方式。而在抽油井中,流体一般处于非定常流动状态,流场中各点流速和压力都
磁性材料中晶粒间两种相互作用指的是长程静磁相互作用和交换耦合相互作用,它们对材料的磁性能影响极大。长程静磁相互作用也称为偶极相互作用,起源于晶粒界面磁荷和晶粒内部体
自从1995年玻色—爱因斯坦凝聚在低温情况下被观测到以来,相关的理论与实验研究结果被大量报道。目前,理论研究主要是以平均场理论中的Gross—Pitaevskii方程为模型。在本文中,
血氧水平依赖(blood oxygen level dependent,BOLD)功能核磁共振成像(functionalmagnetic resonance imaging,fMRI)技术已出现十余年,并得到广泛应用。fMRI数据处理方法总的来讲
学位
拉曼光谱学是研究物质元激发、结构和其它等物理性质的重要手段之一。它越来越受到人们的关注,并将其用于他们的工作中。本文利用拉曼光谱学的专业知识,对Bi系层状钙钛矿铁电氧
世间不存在一种力量能使你记住罗丹所有的作品,记住活跃在公众视野的棒球明星们,记住在舞台上大放熠彩的舞者们。但存在一种力量让你没有办法忘记维纳斯,忘记史蒂夫,忘记廖智。你没有本事记住社会上形形色色的人,但你能记住颇具个性化的我。因此,你没有办法忘记我。  维纳斯失去的手臂如同一个充满诱惑力的圈套。当断臂的维纳斯出现在人们面前时,吸引了无数趋之若鹜的好事之徒,他们提出了种种接上维纳斯断臂的奇思妙想。但
本课题以高灵敏度、低成本、性能稳定、操作简便为目标,在分析了影响系统整体性能因素的基础上,搭建了一套倒置式的共聚焦激光诱导荧光微流控芯片检测系统,包括光学、电路、软件
环境光学监测技术的发展迫切需要小型化、高分辨率、高精度、宽光谱范围的傅里叶变换光谱仪。傅里叶变换光谱仪对反射镜移动的方向性、准直性、均匀性等苛刻要求,制约了傅里叶
学位
自旋轨道耦合能够引起好多物理现象,如自旋Hall效应、自旋极化等,其主要原因是它引起了能带劈裂,产生了自旋进动,而超导配对与自旋的对称性密不可分,因而人们比较关心它对超导配对
胶体是小粒子(1nm-1000nm)分散在连续介质(例如水)中形成的混合物。除了在日常生活和工业中有广泛的应用(例如,我们喝的牛奶,使用的化妆品,和各种各样的涂层),胶体还被当作“大原子”