Environmental effect in direct detection of cosmic-ray accerated light dark matter

直接探测宇宙射线加速的光暗物质的环境效应

基本信息

批准号：
21K03562
负责人：
長尾桂子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Okayama University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の暗黒物質の直接検出実験の結果から、MeVスケール以下の質量を持つ軽い暗黒物質が有望視されている。このような軽い暗黒物質は宇宙線によって加速され、高い運動エネルギーを伴うイベントとして検出される可能性が指摘されている。本研究では、特に暗黒物質密度が高い銀河系の中心方向から、宇宙線による加速を受けて地球に到来する暗黒物質を方向の情報を用いて検出する手法について検討を行った。N体シミュレーションの結果から示唆される暗黒物質の代表的な３つの密度分布（NFWプロファイル、Einastoプロファイル、isothermalプロファイル）を想定して、実験で検出される方向情報をシミュレーションした。その結果、方向情報を検出できる直接検出実験であるNEWAGE(CYGNUS)実験、NEWSdm実験での、宇宙線に加速される暗黒物質の将来的な検証可能性を示した(arXiv:2211.13399, 投稿中)。また、当該年度である2022年には、CDF実験から、測定されたWボソン質量の異常が報告された。この報告を受けて、Wボソンの質量異常やこれまでに示唆された実験結果から示唆される素粒子模型を離散対称性やU(1)R対称性、U(1)Lμ-Lτ×U(1)H対称性などを用いて構築し、実験の制限から許されるパラメータ領域を示した。特に、それらの模型に含まれる暗黒物質の性質や観測からの制限を明らかにした（Phys.Rev.D 106 (2022) 11, 115011）（Eur.Phys.J.Plus 138 (2023) 4, 365）（arXiv:2212.14528, 投稿中）。

从最近直接检测到深色物质的直接检测实验的结果来看，质量低于MEV量表的光深色物质是有希望的。有人指出，这种浅色的深色物质可以通过宇宙射线加速，并且可以被检测为具有高动能的事件。在这项研究中，我们检查了一种检测由于宇宙射线加速而到达地球上的深色物质的方法，尤其是从星系系统的中心，这是特别是深色材料密度的中心。该公司模拟了在实验中检测到的方向信息，假设从N体模拟的结果（NFW概况，Einasto曲线，等温轮廓）提出了三个典型的深度分布。结果，它显示了在宇宙射线（Cygnus）实验中加速的深色物质的未来验证，这是一个可以检测方向信息的直接检测实验（ARXIV：2211.13399，发布）。一年中，2022年，CDF实验报告了测得的W玻色子质量异常。为了应对这份报告，从W玻色子的异常质量中提出了异常的粒子模型，到目前为止提出的结果是U（1）R对称性，U（1）Lμ-Lτ×U（1）使用H对称性构建等等，并显示了从实验的限制中允许的参数区域。特别是，这些模型中包含的深色物质的性能和观察结果的限制得到了澄清（Phys.Rev.D 106（2022）11，115011）（Eur.phys.j.j.j.j.plus 138（2023）4，365）（365）（ ARXIV：2212.14528，发布）。