Neutrino Signals from Solar Neutralino Annihilations in AMSB model Jia Liu ITP, School of Physics, Peking University based on Jia Liu, Peng-fei Yin, S

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1 Neutrino Signals from Solar Neutralino Annihilations in AMSB model Jia Liu ITP, School of Physics, Peking University based on Jia Liu, Peng-fei Yin, Shou-hua Zhu, arxiv: Nanjing, April 28, 2008

2 Outline Dark Matter Neutrino from neutralino annihilation in Sun Neutrino propagation Muon detection in IceCube Summary

3 Dark Matter Non-luminous matter with gravitation effects Galactic rotation curves Cold dark matter by analyses of structure formation WMAP 2 Ω = ± nbm h Ω = ± h 2 b From SUSY07 public lecture

4 Candidate for Dark Matter Conditions Stable on cosmological time scales Very weak electromagnetic radiation Right relic density Candidates Weakly interacting massive particles(wimp) -Neutralino in Supersymmetry Primordial black holes, Axions

5 Experiment for Dark Matter Direct WIMP search Detection of nuclear recoils Cryogenics detector, Noble liquid No positive identification SI 8 XENON10 σ χ p < pb Indirect WIMP search WIMP annihilation and decay Photon, neutrino, positron, anti-nuclei

6 IceCube neutrino detector Surpass the sonic barrier Muon surpass the speed of light Cerenkov light passing through the IceCube neutrino detector Courtesy Steve Yunck/NSF

7 IceCube neutrino detector

8 Neutrino signal from Solar center Dark matter scatters off nucleus in Sun Trapped by gravitation of Sun Capture rate equals annihilation rate H H ρlocal 270 km/ s σsd+ σsi 100GeV C = s ( )( )( ) GeV/ cm vlocal 10 pb m χ Elastic scattering of nucleus and neutralino Spin-dependent interaction Axial-vector interaction Exchanging Z, squark In our paper, SD is dominant Experiments in 07 σ < 0.1 pb~1pb SD Spin-independent interaction Scalar interaction Exchanging H,h,squark Dominant in heavy nuclei XENON10 for a 100GeV WIMP SI σ χ p < pb 1 0

9 Dark matter annihilation in Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking Model In AMSB SUSY breaking via superconformal anomaly Free parameter of Minimal AMSB m, m,tan β, sign( µ ) 3/2 0 1 χ = N B + N W + N H d + N H Wino-like neutralino Mainly annihilate to WW pair Other channel-zz, Zh, top pair u

10 Helicity effects and secondary neutrinos Transverse polarized W boson Leptonic decay and hadronization

11 Other annihilation channel Z boson in Zh channel is longitudinal polarized ZZ is similar to WW

12 Propagation of neutrinos to Earth Density evolution equation of propagation d ρ d d d = i[ H, ρ] + ρ + ρ + ρ dr dr dr dr Vacuum oscillation Neutrino scattering Neutrino absorption and tau-neutrino reinjection Monte carlo simulation-wimpsim NC CC 0

13 Main conclusions of our paper Possible to observe muons at IceCube if 5 σ SD > 10 pb

14 Angular distribution of muons Angle of muon velocity In range 100 GeV < m < 1 TeV χ 1 0 Most of Muons are within 2 degree Important information to reduce spherical homogeneous atmosphere neutrino background

15 Atmosphere neutrino background Cosmic ray interacts with atmosphere around the Earth, produces high energy neutrinos which can result in muons in detector Such neutrino have no special direction, thus can be reduced by angle cut of IceCube We use the estimated atmospheric neutrino flux from astro-ph/ which considers muon data from Kamioka, Sudbury and Gran Sasso

16 Muon spectrum and backgrounds

17 Benchmark Points

18 Summary Neutralino annihilation in Sun produces high energy neutrinos Neutrinos propagate to IceCube from Sun The condition for muon detection in AMSB 5 σ SD > 10 pb The angular distribution of muons θ < 2 Angular distribution is crucial to reduce atmosphere neutrino backgrounds

19 Thank you!

报 告 内 容 项 目 进 展 项 目 的 立 项 TDR 准 备 工 作 实 施 计 划 基 建 工 程 进 度 与 计 划 探 测 器 生 产 安 装 进 度 计 划 物 理 分 析 软 件 准 备 计 划 科 学 观 测 及 研 究 计 划 科 学 产 出 预 期 物 理 分 析 科 学 产

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