CHAMP cosmic rays
CHAMP cosmic rays
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CHAMP宇宙射线
DOI：
10.1088/1475-7516/2019/07/015
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发表时间：
2019
影响因子：
6.4
通讯作者：
Harigaya, Keisuke
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dunsky, David;Hall, Lawrence J.;Harigaya, Keisuke
我们研究星系中质量为 m 的宇宙学遗迹 X 和电荷 qe 的相互作用，包括与星际介质的热化、通过不均匀磁场的扩散以及超新星冲击波的费米加速。我们发现，对于 m≲ 10 10 q GeV，今天盘中存在大量加速 X 通量，动量分布∝ 1/p 2.5 延伸至 (β p) max∼ 5× 10 4 q GeV。尽管超新星激波中的加速是有效的，将 X 从星系中喷射出来，但 X 通过从晕或限制区域扩散到盘中而不断得到补充。对于 m≳ 10 10 q GeV，X 在激波的生命周期内不能加速到高于逃逸速度。加速的 X 形成宇宙射线的一个组成部分，可以轻松到达地下探测器，并将能量沉积到阈值以上，从而增强各种实验中的信号。我们发现核/电子反冲实验对低 q 值的 X 施加了非常严格的限制；例如，当 q> 10− 9 且 m< 10 5 GeV 时，X 作为暗物质被排除。对于较大的 q 或 m，切伦科夫和电离探测器对可以为 X 的暗物质部分设置了严格的界限。然而，非常小的 q 是由动力学混合门户高度激发的，并且我们确定了可以通过未来实验探测的 (m, q) 区域。
We study interactions of cosmological relics, X, of mass m and electric charge qe in the galaxy, including thermalization with the interstellar medium, diffusion through inhomogeneous magnetic fields and Fermi acceleration by supernova shock waves. We find that for m≲ 10 10 q GeV, there is a large flux of accelerated X in the disk today, with a momentum distribution∝ 1/p 2.5 extending to (β p) max∼ 5× 10 4 q GeV. Even though acceleration in supernova shocks is efficient, ejecting X from the galaxy, X are continually replenished by diffusion into the disk from the halo or confinement region. For m≳ 10 10 q GeV, X cannot be accelerated above the escape velocity within the lifetime of the shock. The accelerated X form a component of cosmic rays that can easily reach underground detectors, as well as deposit energies above thresholds, enhancing signals in various experiments. We find that nuclear/electron recoil experiments place very stringent bounds on X at low q; for example, X as dark matter is excluded for q> 10− 9 and m< 10 5 GeV. For larger q or m, stringent bounds on the fraction of dark matter that can be X are set by Cherenkov and ionization detectors. Nevertheless, very small q is highly motivated by the kinetic mixing portal, and we identify regions of (m, q) that can be probed by future experiments.
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N. Katz
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通讯作者：
C. Kachulis;K. Abe;K. Abe;C. Bronner;Y. Hayato;Y. Hayato;M. Ikeda;K. Iyogi;J. Kameda;J. K