Probing self-interacting sterile neutrino dark matter with the diffuse supernova neutrino background

被引：5

作者：

Balantekin, A. Baha ^{[1
]}

Fuller, George M. ^{[2
]}

Ray, Anupam ^{[3
,4
]}

Suliga, Anna M. ^{[1
,2
,3
]}

机构：

[1] Univ Wisconsin Madison, Dept Phys, Madison, WI 53706 USA

[2] Univ Calif San Diego, Dept Phys, La Jolla, CA 92093 USA

[3] Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA

[4] Univ Minnesota, Sch Phys & Astron, Minneapolis, MN 55455 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2023年 / 108卷 / 12期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

CORE-COLLAPSE SUPERNOVAE; STAR-FORMATION RATE; ELECTRON NEUTRINO; R-PROCESS; MASS; OSCILLATIONS; KAMIOKANDE; PHYSICS; SEARCH; SIMULATIONS;

D O I：

10.1103/PhysRevD.108.123011

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The neutrinos in the diffuse supernova neutrino background (DSNB) travel over cosmological distances and this provides them with an excellent opportunity to interact with dark relics. We show that a cosmologically significant relic population of keV-mass sterile neutrinos with strong self-interactions could imprint their presence in the DSNB. The signatures of the self-interactions would be "dips" in the otherwise smooth DSNB spectrum. Upcoming large-scale neutrino detectors, for example Hyper-Kamiokande, have a good chance of detecting the DSNB and these dips. If no dips are detected, this method serves as an independent constraint on the sterile neutrino self-interaction strength and mixing with active neutrinos. We show that relic sterile neutrino parameters that evade x-ray and structure bounds may nevertheless be testable by future detectors like TRISTAN, but may also produce dips in the DSNB which could be detectable. Such a detection would suggest the existence of a cosmologically significant, strongly selfinteracting sterile neutrino background, likely embedded in a richer dark sector.

引用

页数：10

共 167 条

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