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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）。

In recent years, the direct detection of dark matter has been carried out, and the mass of dark matter below MeV is expected to remain stable. The possibility of dark matter reacting to cosmic rays, accelerating, and moving toward higher levels is also being investigated. In this study, the density of dark matter is high, the direction of the center of the Milky Way is high, the acceleration of cosmic rays is high, and the direction of dark matter coming from the Earth is high. The results show that the density distribution of the three representative elements of the dark matter is determined by the NFW, Einasto, and isothermic information. The results and direction information are detected directly, NEWAGE(CYGNUS) is detected, NEWSdm is detected, cosmic ray acceleration is detected, and the possibility of future detection of dark matter is shown (arXiv:2211.13399, in submission). For the year 2022, the CDF was determined and the quality was reported as abnormal. This report shows that the particle model is discretely symmetric, U (1)R symmetric, U(1)Lμ-Lτ×U(1)H symmetric, and the structure and control limits of the particle model are shown. The model contains the properties of dark matter and its limits (Phys. Rev. D 106 (2022) 11, 115011)(Eur. Phys. J. Plus 138 (2023) 4, 365)(arXiv:2212.14528, in submission).