Low-mass right-handed sneutrino dark matter: SuperCDMS and LUX constraints and the Galactic Centre gamma-ray excess

被引：64

作者：

Cerdeno, D. G. ^{[1
]}

Peiro, M.

Robles, S.

机构：

[1] Univ Autonoma Madrid, Inst Fis Teor UAM CSIC, E-28049 Madrid, Spain

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2014年 / 08期

关键词：

dark matter theory; supersymmetry and cosmology; QCD CORRECTIONS; HIGGS MASSES; COUPLINGS; SPARTICLE; EFFICIENT; PROGRAM; PHYSICS; COGENT; DAMA;

D O I：

10.1088/1475-7516/2014/08/005

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Recent results from direct and indirect searches for dark matter (DM) have motivated the study of particle physics models that can provide weakly interacting massive particles (WIMPs) in the mass range 1-50 GeV. Viable candidates for light WIMP DM must fulfil stringent constraints. On the one hand, the observation at the LHC of a Higgs boson with Standard Model properties set an upper bound on the coupling of light DM particles to the Higgs, thereby making it difficult to reproduce the correct relic abundance. On the other hand, the recent results from direct searches in the CDMSlite, SuperCDMS and LUX experiments have set upper constraints on the DM scattering cross section. In this paper, we investigate the viability of light right-handed sneutrino DM in the Next-to-Minimal Supersymmetric Model (NMSSM) in the light of these constraints. To this aim, we have carried out a scan in the NMSSM parameter space, imposing experimental bounds on the Higgs sector and low-energy observables, such as the muon anomalous magnetic moment and branching ratios of rare decays. We demonstrate that the enlarged Higgs sector of the NMSSM, together with the flexibility provided by the RH sneutrino parameters, make it possible to obtain viable RH sneutrino DM with a mass as light as 2 GeV. We have also considered the upper bounds on the annihilation cross section from Fermi LAT data on dwarf spheroidal galaxies, and extracted specific examples with mass in the range 8-50 GeV that could account for the apparent low-energy excess in the gamma-ray emission at the Galactic Centre. Then, we have computed the theoretical predictions for the elastic scattering cross-section of RH sneutrinos. Finally, after imposing the recent bounds from SuperCDMS and LUX, we have found a wide area of the parameter space that could be probed by future low-threshold direct detection experiments.

引用

页数：31

共 119 条

[1] Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC [J].

Aad, G. ;

Abajyan, T. ;

Abbott, B. ;

Abdallah, J. ;

Khalek, S. Abdel ;

Abdelalim, A. A. ;

Abdinov, O. ;

Aben, R. ;

Abi, B. ;

Abolins, M. ;

AbouZeid, U. S. ;

Abramowicz, H. ;

Abreu, H. ;

Acharya, B. S. ;

Adamczyk, L. ;

Adams, D. L. ;

Addy, T. N. ;

Adelman, J. ;

Adomeit, S. ;

Adragna, P. ;

Adye, T. ;

Aefsky, S. ;

Aguilar-Saavedra, J. A. ;

Agustoni, M. ;

Aharrouche, M. ;

Ahlen, S. P. ;

Ahles, F. ;

Ahmad, A. ;

Ahsan, M. ;

Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. A. ;

Akimoto, G. ;

Akimov, A. V. ;

Alam, M. S. ;

Alam, M. A. ;

Albert, J. ;

Albrand, S. ;

Aleksa, M. ;

Aleksandrov, I. N. ;

Alessandria, F. ;

Alexa, C. ;

Alexander, G. ;

Alexandre, G. ;

Alexopoulos, T. ;

Alhroob, M. ;

Aliev, M. ;

Alimonti, G. ;

Alison, J. ;

Allbrooke, B. M. M. .

PHYSICS LETTERS B, 2012, 716 (01) :1-29

[2] Measurement of the Bs0 → μ+μ- Branching Fraction and Search for B0 → μ+μ- Decays at the LHCb Experiment [J].

Aaij, R. ;

Adeva, B. ;

Adinolfi, M. ;

Adrover, C. ;

Affolder, A. ;

Ajaltouni, Z. ;

Albrecht, J. ;

Alessio, F. ;

Alexander, M. ;

Ali, S. ;

Alkhazov, G. ;

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Amato, S. ;

Amerio, S. ;

Amhis, Y. ;

Anderlini, L. ;

Anderson, J. ;

Andreassen, R. ;

Andrews, J. E. ;

Appleby, R. B. ;

Gutierrez, O. Aquines ;

Archilli, F. ;

Artamonov, A. ;

Artuso, M. ;

Aslanides, E. ;

Auriemma, G. ;

Baalouch, M. ;

Bachmann, S. ;

Back, J. J. ;

Badalov, A. ;

Baesso, C. ;

Balagura, V. ;

Baldini, W. ;

Barlow, R. J. ;

Barschel, C. ;

Barsuk, S. ;

Barter, W. ;

Bauer, Th. ;

Bay, A. ;

Beddow, J. ;

Bedeschi, F. ;

Bediaga, I. ;

Belogurov, S. ;

Belous, K. ;

Belyaev, I. ;

Ben-Haim, E. ;

Bencivenni, G. ;

Benson, S. ;

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[3] Search for an Annual Modulation in a p-Type Point Contact Germanium Dark Matter Detector [J].

Aalseth, C. E. ;

Barbeau, P. S. ;

Colaresi, J. ;

Collar, J. I. ;

Leon, J. Diaz ;

Fast, J. E. ;

Fields, N. ;

Hossbach, T. W. ;

Keillor, M. E. ;

Kephart, J. D. ;

Knecht, A. ;

Marino, M. G. ;

Miley, H. S. ;

Miller, M. L. ;

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Yocum, K. M. .

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[4] Results from a Search for Light-Mass Dark Matter with a p-Type Point Contact Germanium Detector [J].

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[6] Constraints on cosmological dark matter annihilation from the Fermi-LAT isotropic diffuse gamma-ray measurement [J].

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Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

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Cecchi, C. ;

Celik, Oe. ;

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Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

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Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

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de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

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Drell, P. S. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Edmonds, Y. ;

Farnier, C. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

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Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

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Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

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de Angelis, A. ;

Dermer, C. D. ;

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Essig, R. ;

Favuzzi, C. ;

Ferrara, E. C. ;

Franckowiak, A. ;

Fukazawa, Y. ;

Funk, S. ;

Fusco, P. ;

Gargano, F. ;

Gasparrini, D. ;

Giglietto, N. ;

Giroletti, M. ;

Godfrey, G. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 89 (04)

[8] CONSTRAINTS ON THE GALACTIC HALO DARK MATTER FROM FERMI-LAT DIFFUSE MEASUREMENTS [J].

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Ajello, M. ;

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Funk, S. ;

Fusco, P. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 761 (02)

[9] Fermi LAT search for dark matter in gamma-ray lines and the inclusive photon spectrum [J].

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Baldini, L. ;

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[10] Constraining Dark Matter Models from a Combined Analysis of Milky Way Satellites with the Fermi Large Area Telescope [J].

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Keillor, M. E. ;

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[5] Detection of a gamma-ray source in the Galactic Center consistent with extended emission from dark matter annihilation and concentrated astrophysical emission [J].

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[6] Constraints on cosmological dark matter annihilation from the Fermi-LAT isotropic diffuse gamma-ray measurement [J].

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Farnier, C. ;

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[7] Dark matter constraints from observations of 25 Milky Way satellite galaxies with the Fermi Large Area Telescope [J].

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[8] CONSTRAINTS ON THE GALACTIC HALO DARK MATTER FROM FERMI-LAT DIFFUSE MEASUREMENTS [J].

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[10] Constraining Dark Matter Models from a Combined Analysis of Milky Way Satellites with the Fermi Large Area Telescope [J].

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Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Canadas, B. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Dermer, C. D. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Falletti, L. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Ferrara, E. C. ;

Fukazawa, Y. ;

Funk, S. ;

Fusco, P. ;

Gargano, F. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (24)

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