Wissenschaftler des Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) haben Beobachtungsdaten aus etwa 1,5 Jahren vorgelegt und neue Grenzwerte für die Lebensdauer schwerer Teilchen der Dunklen Materie mit Massen zwischen 105 und 109 Gigaelektronenvolt berechnet.
Die Studie mit dem Titel „Beschränkungen für schwere zerfallende dunkle Materie aus 570 Tagen LHAASO-Beobachtungen“ wurde kürzlich in veröffentlicht Wiederholungsschreiben der Physik.
Das Gravitationsmodell der Milchstraße zeigt, dass es im galaktischen Zentrum eine sehr hohe Dichte dunkler Materie gibt, und die durch den Zerfall dieser dunklen Materie erzeugten Gammastrahlen werden Hunderte von Lichtjahren vom galaktischen Zentrum in die Umgebung ausstrahlen oder sogar Tausende von Lichtjahren. Allerdings wurde die Beobachtung ultrahochenergetischer Gammastrahlen, die von schwerer dunkler Materie erzeugt werden, lange Zeit durch das Vorhandensein anderer Hintergrundstrahlung erschwert.
Dank seiner beispiellos hohen Detektionsempfindlichkeit für ultrahochenergetische Gammastrahlen (>100 TeV) hat LHAASO das einzigartige Potenzial, Gammastrahlen zu beobachten, die von schwerer dunkler Materie zerfallen. LHAASO kann Hintergrundereignisse um fast sechs Größenordnungen über 100 TeV eliminieren, was Hintergrundinterferenzen erheblich reduziert und die Fähigkeit zum Einfangen von Gammastrahlen verbessert.
Unter Verwendung von Daten des KM2A-Subarrays von LHAASO haben Wissenschaftler die Intensität ultrahochenergetischer Gammastrahlen jenseits der galaktischen Ebene gemessen und einige der bisher stärksten Grenzen für die Lebensdauer schwerer dunkler Materie gesetzt. Die Grenze ist fast 10-mal höher als frühere Ergebnisse. Diese Studie zeigt, dass die Dunkle Materie der PeV-Masse eine Lebensdauer von mindestens etwa Milliarden Billionen Jahren (1021 Jahre) hat.
Die Beobachtungen von LHAASO von Gammastrahlen sind in hohem Maße komplementär zu anderen Experimenten zur Suche nach dunkler Materie (wie etwa Neutrino-Beobachtungsexperimenten). Da das gesamte LHAASO-Array stabil arbeitet und allmählich Daten sammelt, wird diese Grenze weiter erhöht.
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Zhen Cao et al, Einschränkungen für schwere zerfallende dunkle Materie aus 570 Tagen LHAASO-Beobachtungen, Briefe zur körperlichen Überprüfung (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.261103