New twist on excited dark matter: Implications for INTEGRAL, PAMELA/ATIC/PPB-BETS, DAMA
Notice bibliographique
Résumé
We show that the 511 keV gamma ray excess observed by INTEGRAL/SPI can be more robustly explained by exciting dark matter (DM) at the center of the galaxy, if there is a peculiar spectrum of DM states ${\ensuremath{\chi}}_{0}$, ${\ensuremath{\chi}}_{1}$, and ${\ensuremath{\chi}}_{2}$, with masses ${M}_{0}\ensuremath{\sim}500\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$, ${M}_{1}\ensuremath{\lesssim}{M}_{0}+2{m}_{e}$, and ${M}_{2}={M}_{1}+\ensuremath{\delta}M\ensuremath{\gtrsim}{M}_{0}+2{m}_{e}$. The small mass splitting $\ensuremath{\delta}M$ should be $\ensuremath{\lesssim}100\text{ }\text{ }\mathrm{keV}$. In addition, we require at least two new gauge bosons (preferably three), with masses $\ensuremath{\sim}100\text{ }\text{ }\mathrm{MeV}$. With this spectrum, ${\ensuremath{\chi}}_{1}$ is stable but can be excited to ${\ensuremath{\chi}}_{2}$ by low-velocity DM scatterings near the Galactic center, which are Sommerfeld-enhanced by two of the 100 MeV gauge boson exchanges. The excited state ${\ensuremath{\chi}}_{2}$ decays to ${\ensuremath{\chi}}_{0}$ and nonrelativistic ${e}^{+}{e}^{\ensuremath{-}}$, mediated by the third gauge boson, which mixes with the photon and $Z$. Although such a small 100 keV splitting has been independently proposed for explaining the DAMA annual modulation through the inelastic DM mechanism, the need for stability of ${\ensuremath{\chi}}_{1}$ (and hence sequestering it from the standard model) implies that our scenario cannot account for the DAMA signal. It can, however, address the PAMELA/ATIC positron excess via DM annihilation in the galaxy, and it offers the possibility of a sharper feature in the ATIC spectrum relative to previously proposed models. The data are consistent with three new gauge bosons, whose couplings fit naturally into a broken SU(2) gauge theory where the DM is a triplet of the SU(2). We propose a simple model in which the SU(2) is broken by new Higgs triplet and 5-plet vacuum expectation values, giving rise to the right spectrum of DM and mixing of one of the new gauge bosons with the photon and $Z$ boson. A coupling of the DM to a heavy ${Z}^{\ensuremath{'}}$ may also be necessary to get the right relic density and PAMELA/ATIC signals.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».