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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）。

の dark black material in recent years の検 directly be 験の results から, MeV スケー under ルの quality を with つ軽いが dark black material is expected to see されている. このような軽い dark black substance は cosmic ray によって accelerate され, high い movement エネルギーを with うイベントとして検 out される possibility が blame されている. This study では, に dark black material density が high いの center of the Milky Way direction から, cosmic ray による accelerate を by けて earth に arrival する dark black substance を direction の intelligence を with いて検 out する gimmick について検 line for をった. N-body シミュレーションの results から in stopping される dark black material の representative な 3 つの density distribution (NFW プロファイル, Einasto プロファイル, isothermal プロファイル) を scenarios して, be 験で検 out される direction intelligence をシミュレーションした. その results, direction, intelligence を検 out できる検 directly be 験である NEWAGE (CYGNUS) be 験, NEWSdm be 験での, cosmic ray に accelerate される dark black substance の future な検をし indicated the possibility た (arXiv: 2211.13399, submissions). Youdaoplaceholder0, in the year である2022 にである, CDF laboratory らら, determination of されたWボソ <s:1> mass anomaly が report された. をこの report by けて, W ボソンの quality abnormal やこれまでに in stopping された be 験 results から in stopping される element を discrete particle model said seaborne sexual や U (1) R ain said, U (1) L mu - L tau * U (1) H says sexual seaborne などを with いて constructing し, be 験 limitations のから xu されるパラメーをタ field in した. に, それらの model contains にまれる dark black の properties や観 measuring から limitations のを Ming らかにした (Phys. Rev. D 106 (2022) 11, 115011) (Eur. Phys. J. 138 (2023) 4 lus, 365) (arXiv:2212.14528, submission in progress).