Ist Dunkle Materie supersymmetrisch ? W. de Boer, M. Herold, C. Sander , V. Zhukov IEKP - Universität Karlsruhe DPG 2004 in Mainz
Ist Dunkle Materie supersymmetrisch ?
W. de Boer, M. Herold, C. Sander, V. ZhukovIEKP Universität Karlsruhe
DPG 2004 in Mainz
Index
DPG 2004 – Mainz C. Sander
Zwei Probleme der Astrophysik:
1) Dunkle Materie (DM)
2) Überschuss im GeV Bereich in Spektren kosmischer Strahlung (CR)
Supersymmetrie hält Lösung für beide Probleme bereit
1) Neutralino ist guter DM Kandidat
2) Neutralinoannihilation gibt Beitrag zur CR
Es ist möglich mit einem SUSY Modell alle Überschüsse zu erklären!
Dunkle Materie
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Rotationskurven von Galaxien DM Halo
Universum ~ flach Ω = Ωcrit
(WMAP)
Weniger als 1/3 der Dichte ist Materie (WMAP)
Nur 4% sind baryonische Materie (WMAP)
Überwiegend kalte DM (WMAP)
Wechselwirkung zwischen DM und normaler Materie schwach WIMPs
Weakly Interacting Massive Particles
Kosmische Strahlung
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GalaxieModell aus CR Spektren (z.B. e, p, prim/sec) Programm: GalProp 42.2 (I.Moskalenko & A.Strong)
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A
Gamma Spektren
B C
E FD
Moskalenko, Strong, Reimer (astroph/0402243)
Region Long |Lat|A 33030 05B 30330 05C 90270 010D 0360 1020E 0360 2060F 0360 6090
p + p π + X γ γ + Xe + γ e' + γ '; e + p e' + p' + γ
Gamma Überschuss
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Überschuss für unterschiedliche
Himmelsregionen hat gleiche
Energieabhängigkeit
zusätzliche Quellen gleicher Art, z.B.
Annihilationssignal von DM Halo
SUSY und Neutralinos
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SUSY gibt jedem Teilchen ein Partnerteilchen Partner von Photon und Higgs sind Neutralinos
Neutralinos erfüllen alle Eigenschaften eines WIMP
Für tan β > 5 ist bbquer dominantHadronisierung und Zerfall in e+, e, p, pbar, γ, ν
Das Halo Modell
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Navarro, Frenk & White Profile
r=0⋅ ra −
⋅[1 ra ]
−
α = 1, β = 3, γ = 0.4, a = 10 kpc
Stauchung in z um 0.7 und in xy um 0.8 Drehung um Vertikale Achse um ~25°
ein breiter Ring bei 0.6 R0 und 1.3 R
0
ein schmaler Ring bei R0 mit Exzentrizität 0.8 um 90° in
galaktischer Ebene gedreht
P.Sikivie, B. Moore, C.J. Hogan
Ergebnisse – pbar und e+
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Neutralinoannihilation konsistent mit Positronen und Antiprotonen – Spektrum
Boostfaktoren haben gleiche Größenordnung
Ergebnisse Gammas
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Signifikante Verbesserung durch Neutralinoannihilation
(~4 σ )
DM ist geklumpt Boostfaktoren
Supersymmetrisches Modell kompatibel mit:
Br (b Xsγ ), ∆ a
µ, m
h, Ω
DM
Ergebnisse – Longitudinaler Scan
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Signifikante Verbesserung durch Halo mit Ringen (~4 σ )
Zusammenfassung
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Supersymmetrische Neutralinos lösen 2 Probleme der Astrophysik:
1) Guter WIMP Kandidat2) Neutralinoannihilation erklärt Überschuss in CR
Spektren im GeV Bereich
Es ist möglich mit einem SUSY Modell:z.B. m
0=1500, m
1/2=250, A
0=750, tan β=51.85
und einem Halomodellkonsistent mit CR Daten zu sein und die long. und lat.
Profile der γ 's zu beschreiben!