暗物质模型:解决AMS-02 e±过量与伽马射线及CMB约束间的矛盾

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本文主要探讨了暗物质模型在解决宇宙射线(e±)过量现象与伽马射线和宇宙微波背景辐射(CMB)观测结果之间矛盾的关键角色。AMS-02实验观测到的高能量电子和正电子似乎可以由暗物质粒子的湮灭过程产生,这提供了一种潜在的暗物质解释。然而,这一理论面临挑战,因为暗物质湮灭截面若要解释CR e±过量,通常需要一个较大的值,而这与Fermi-LAT在矮星系观测到的低伽马射线信号以及普朗克卫星对CMB的精确测量结果相冲突,这些观测显示了较低的暗物质活动。 为了缓解这种张力,研究者提出采用带有速度依赖的Breit-Wigner机制。这种机制假设暗物质粒子的湮灭截面在特定速度范围内表现出显著增强,当粒子的速度接近物理极点的共振状态时,其湮灭效率最大化。在银河系中,由于暗物质粒子速度较高,它们可能经历显著的湮灭,而在运动较慢的矮星系和大爆炸后早期的宇宙中,这种湮灭则会被抑制,从而避免对伽马射线和CMB观测结果产生过大的影响。 作者通过对暗物质粒子的特性进行精细调整,特别是其湮灭截面的速度依赖性,找到了一个能同时解释AMS-02 CR e±过量数据、保持热历史遗留的暗物质密度,并且符合Fermi-LAT和Planck实验约束的参数区域。这个工作对于理解暗物质的本质及其在宇宙中的作用具有重要意义,因为它不仅提供了一个可能的解决方案,还揭示了暗物质与普通物质相互作用的复杂性,以及如何通过精细的理论模型来适应多源的观测数据。 这篇论文在暗物质物理学领域具有重要的理论贡献,它展示了如何利用粒子物理学原理和观测数据,逐步缩小理论与实验之间的差距,推动了我们对暗物质的认识向更深层次发展。