Perspectives for indirect dark matter search with AMS-2 using cosmic-ray electrons and positrons

被引:21
作者
Beischer, B. [1 ]
von Doetinchem, P. [1 ]
Gast, H. [1 ]
Kirn, T. [1 ]
Schael, S. [1 ]
机构
[1] Rhein Westfal TH Aachen, Inst Phys 1, D-52074 Aachen, Germany
来源
NEW JOURNAL OF PHYSICS | 2009年 / 11卷
关键词
ALPHA-MAGNETIC-SPECTROMETER; ENERGY-SPECTRA; CHARGE COMPOSITION; ISOTOPIC COMPOSITION; NUCLEI; PROPAGATION; PARTICLE; ANTIPROTONS; ABUNDANCES; REVERSALS;
D O I
10.1088/1367-2630/11/10/105021
中图分类号
O4 [物理学];
学科分类号
0702 ;
摘要
The AMS-2 experiment will be launched with the Space Shuttle Discovery and installed on the International Space Station in 2010. It is designed to perform precision spectroscopy of many different cosmic-ray species including electrons and positrons. While the nature of dark matter is as yet unknown, dark matter annihilating in the Galactic halo is a well-motivated source of cosmic-ray electrons and positrons. The cosmic-ray positron fraction data available so far show significant deviations between different measurements and from the expectation for purely secondary production. The differences between the measurements up to particle energies of 6 GeV can be understood in a framework of charge-sign-dependent solar modulation and the spectra show excellent agreement if corrected for these time-dependent effects. Recent observations of an excess in the high-energy electron spectrum by ATIC might be connected to the excess in the positron fraction. A possible source of both signatures could be dark matter annihilation or a nearby pulsar. A measurement of the anisotropy of high-energy electrons could distinguish between both scenarios. Therefore the sky coverage of AMS-2 will be discussed in addition to possible dark matter scenarios and the sensitivity of the AMS-2 experiment to these effects.
引用
收藏
页数:15
相关论文
共 88 条
[1]   An anomalous positron abundance in cosmic rays with energies 1.5-100 GeV [J].
Adriani, O. ;
Barbarino, G. C. ;
Bazilevskaya, G. A. ;
Bellotti, R. ;
Boezio, M. ;
Bogomolov, E. A. ;
Bonechi, L. ;
Bongi, M. ;
Bonvicini, V. ;
Bottai, S. ;
Bruno, A. ;
Cafagna, F. ;
Campana, D. ;
Carlson, P. ;
Casolino, M. ;
Castellini, G. ;
De Pascale, M. P. ;
De Rosa, G. ;
De Simone, N. ;
Di Felice, V. ;
Galper, A. M. ;
Grishantseva, L. ;
Hofverberg, P. ;
Koldashov, S. V. ;
Krutkov, S. Y. ;
Kvashnin, A. N. ;
Leonov, A. ;
Malvezzi, V. ;
Marcelli, L. ;
Menn, W. ;
Mikhailov, V. V. ;
Mocchiutti, E. ;
Orsi, S. ;
Osteria, G. ;
Papini, P. ;
Pearce, M. ;
Picozza, P. ;
Ricci, M. ;
Ricciarini, S. B. ;
Simon, M. ;
Sparvoli, R. ;
Spillantini, P. ;
Stozhkov, Y. I. ;
Vacchi, A. ;
Vannuccini, E. ;
Vasilyev, G. ;
Voronov, S. A. ;
Yurkin, Y. T. ;
Zampa, G. ;
Zampa, N. .
NATURE, 2009, 458 (7238) :607-609
[2]   New Measurement of the Antiproton-to-Proton Flux Ratio up to 100 GeV in the Cosmic Radiation [J].
Adriani, O. ;
Barbarino, G. C. ;
Bazilevskaya, G. A. ;
Bellotti, R. ;
Boezio, M. ;
Bogomolov, E. A. ;
Bonechi, L. ;
Bongi, M. ;
Bonvicini, V. ;
Bottai, S. ;
Bruno, A. ;
Cafagna, F. ;
Campana, D. ;
Carlson, P. ;
Casolino, M. ;
Castellini, G. ;
De Pascale, M. P. ;
De Rosa, G. ;
Fedele, D. ;
Galper, A. M. ;
Grishantseva, L. ;
Hofverberg, P. ;
Leonov, A. ;
Koldashov, S. V. ;
Krutkov, S. Y. ;
Kvashnin, A. N. ;
Malvezzi, V. ;
Marcelli, L. ;
Menn, W. ;
Mikhailov, V. V. ;
Minori, M. ;
Mocchiutti, E. ;
Nagni, M. ;
Orsi, S. ;
Osteria, G. ;
Papini, P. ;
Pearce, M. ;
Picozza, P. ;
Ricci, M. ;
Ricciarini, S. B. ;
Simon, M. ;
Sparvoli, R. ;
Spillantini, P. ;
Stozhkov, Y. I. ;
Taddei, E. ;
Vacchi, A. ;
Vannuccini, E. ;
Vasilyev, G. ;
Voronov, S. A. ;
Yurkin, Y. T. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (05)
[3]   Cosmic-ray positron fraction measurement from 1 to 30 GeV with AMS-01 [J].
Aguilar, M. ;
Alcaraz, J. ;
Allaby, J. ;
Alpat, B. ;
Ambrosi, G. ;
Anderhub, H. ;
Ao, L. ;
Arefiev, A. ;
Azzarello, P. ;
Baldini, L. ;
Basile, M. ;
Barancourt, D. ;
Barao, F. ;
Barbier, G. ;
Barreira, G. ;
Battiston, R. ;
Becker, R. ;
Becker, U. ;
Bellagamba, L. ;
Bene, P. ;
Berdugo, J. ;
Berges, R. ;
Bertucci, B. ;
Biland, A. ;
Blasko, S. ;
Boella, G. ;
Boschini, M. ;
Bourquin, M. ;
Brocco, L. ;
Bruni, G. ;
Buenerd, M. ;
Burger, J. D. ;
Burger, W. J. ;
Cai, X. D. ;
Camps, C. ;
Cannarsa, P. ;
Capell, M. ;
Cardano, F. ;
Casadei, D. ;
Casaus, J. ;
Castellini, G. ;
Chang, Y. H. ;
Chen, H. F. ;
Chen, H. S. ;
Chen, Z. G. ;
Chernoplekov, N. A. ;
Chiueh, T. H. ;
Cho, K. ;
Choi, M. J. ;
Choi, Y. Y. .
PHYSICS LETTERS B, 2007, 646 (04) :145-154
[4]   The Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) on the International Space Station:: Part I -: results from the test flight on the space shuttle [J].
Aguilar, M ;
Alcaraz, J ;
Allaby, J ;
Alpat, B ;
Ambrosi, G ;
Anderhub, H ;
Ao, L ;
Arefiev, A ;
Azzarello, P ;
Babucci, E ;
Baldini, L ;
Basile, M ;
Barancourt, D ;
Barao, F ;
Barbier, G ;
Barreira, G ;
Battiston, R ;
Becker, R ;
Becker, U ;
Bellagamba, L ;
Béné, P ;
Berdugo, J ;
Berges, P ;
Bertucci, B ;
Biland, A ;
Bizzaglia, S ;
Blasko, S ;
Boella, G ;
Boschini, M ;
Bourquin, M ;
Brocco, L ;
Bruni, G ;
Buénerd, M ;
Burger, JD ;
Burger, WJ ;
Cai, XD ;
Camps, C ;
Cannarsa, P ;
Capell, M ;
Casadei, D ;
Casaus, J ;
Castellini, G ;
Cecchi, C ;
Chang, YH ;
Chen, HF ;
Chen, HS ;
Chen, ZG ;
Chernoplekov, NA ;
Chiueh, TH ;
Cho, K .
PHYSICS REPORTS-REVIEW SECTION OF PHYSICS LETTERS, 2002, 366 (06) :331-405
[5]  
AHARONIAN F, 2008, ARXIV08113894V2
[6]  
Aitchison I. J. R., 2005, HEPPH0505105
[7]   Cosmic protons [J].
Alcaraz, J ;
Alpat, B ;
Ambrosi, G ;
Anderhub, H ;
Ao, L ;
Arefiev, A ;
Azzarello, P ;
Babucci, E ;
Baldini, L ;
Basile, M ;
Barancourt, D ;
Barao, F ;
Barbier, G ;
Barreira, G ;
Battiston, R ;
Becker, R ;
Becker, U ;
Bellagamba, L ;
Béné, P ;
Berdugo, J ;
Berges, P ;
Bertucci, B ;
Biland, A ;
Bizzaglia, S ;
Blasko, S ;
Boella, G ;
Boschini, M ;
Bourquin, M ;
Brocco, L ;
Bruni, G ;
Buenerd, M ;
Burger, JD ;
Burger, WJ ;
Cai, XD ;
Camps, C ;
Cannarsa, P ;
Capell, M ;
Casadei, D ;
Casaus, J ;
Castellini, G ;
Cecchi, C ;
Chang, YH ;
Chen, HF ;
Chen, HS ;
Chen, ZG ;
Chernoplekov, NA ;
Chiueh, TH ;
Chuang, YL ;
Cindolo, F ;
Commichau, V .
PHYSICS LETTERS B, 2000, 490 (1-2) :27-35
[8]   Leptons in near earth orbit [J].
Alcaraz, J ;
Alpat, B ;
Ambrosi, G ;
Anderhub, H ;
Ao, L ;
Arefiev, A ;
Azzarello, P ;
Babucci, E ;
Baldini, L ;
Basile, M ;
Barancourt, D ;
Barao, F ;
Barbier, G ;
Barreira, C ;
Battiston, R ;
Becker, R ;
Becker, U ;
Bellagamba, L ;
Béné, P ;
Berdugo, J ;
Berges, P ;
Bertucci, B ;
Biland, A ;
Bizzaglia, S ;
Blasko, S ;
Boella, G ;
Boschini, M ;
Bourquin, M ;
Brocco, L ;
Bruni, G ;
Buenerd, M ;
Burger, JD ;
Burger, WJ ;
Cai, XD ;
Camps, C ;
Cannarsa, P ;
Capell, M ;
Casadei, D ;
Casaus, J ;
Castellini, G ;
Cecchi, C ;
Chang, YH ;
Chen, HF ;
Chen, HS ;
Chen, ZG ;
Chernoplekov, NA ;
Chiueh, TH ;
Chuang, YL ;
Cindolo, F ;
Commichau, V .
PHYSICS LETTERS B, 2000, 484 (1-2) :10-22
[9]   Helium in near Earth orbit [J].
Alcaraz, J ;
Alpat, B ;
Ambrosi, G ;
Anderhub, H ;
Ao, L ;
Arefiev, A ;
Azzarello, P ;
Babucci, E ;
Baldini, L ;
Basile, M ;
Barancourt, D ;
Barao, F ;
Barbier, G ;
Barreira, G ;
Battiston, R ;
Becker, R ;
Becker, U ;
Bellagamba, L ;
Béné, P ;
Berdugo, J ;
Berges, P ;
Bertucci, B ;
Biland, A ;
Bizzaglia, S ;
Blasko, S ;
Boella, G ;
Boschini, M ;
Bourquin, M ;
Brocco, L ;
Bruni, G ;
Buenerd, M ;
Burger, JD ;
Burger, WJ ;
Cai, XD ;
Camps, C ;
Cannarsa, P ;
Capell, M ;
Casadei, D ;
Casaus, J ;
Castellini, G ;
Cecchi, C ;
Chang, YH ;
Chen, HF ;
Chen, HS ;
Chen, ZG ;
Chernoplekov, NA ;
Chiueh, TH ;
Chuang, YL ;
Cindolo, F ;
Commichau, V .
PHYSICS LETTERS B, 2000, 494 (3-4) :193-202
[10]  
ALPAT B, 2003, P 28 ICRC 2003 TSUK