Abstract
Dark matter which is bound in the Galactic halo might self-annihilate and produce a flux of stable final state particles, e.g. high energy neutrinos. These neutrinos can be detected with IceCube, a cubic-kilometer sized Cherenkov detector. Given IceCube’s large field of view, a characteristic anisotropy of the additional neutrino flux is expected. In this paper we describe a multipole method to search for such a large-scale anisotropy in IceCube data. This method uses the expansion coefficients of a multipole expansion of neutrino arrival directions and incorporates signal-specific weights for each expansion coefficient. We apply the technique to a high-purity muon neutrino sample from the Northern Hemisphere. The final result is compatible with the null-hypothesis. As no signal was observed, we present limits on the self-annihilation cross-section averaged over the relative velocity distribution (Formula Presented.) down to ([Formula Presented.) for a dark matter particle mass of 700–1,000 GeV and direct annihilation into (Formula Presented.). The resulting exclusion limits come close to exclusion limits from γ-ray experiments, that focus on the outer Galactic halo, for high dark matter masses of a few TeV and hard annihilation channels.
Originalsprache | Englisch |
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Aufsatznummer | 20 |
Seiten (von - bis) | 1-16 |
Seitenumfang | 16 |
Fachzeitschrift | European Physical Journal C |
Jahrgang | 75 |
Ausgabenummer | 1 |
DOIs | |
Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2015 |
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in: European Physical Journal C, Jahrgang 75, Nr. 1, 20, 2015, S. 1-16.
Publikation: Beitrag in Fachzeitschrift › Artikel › Begutachtung
TY - JOUR
T1 - Multipole analysis of IceCube data to search for dark matter accumulated in the Galactic halo
T2 - IceCube Collaboration
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N1 - Publisher Copyright: © 2015, The Author(s).
PY - 2015
Y1 - 2015
N2 - Dark matter which is bound in the Galactic halo might self-annihilate and produce a flux of stable final state particles, e.g. high energy neutrinos. These neutrinos can be detected with IceCube, a cubic-kilometer sized Cherenkov detector. Given IceCube’s large field of view, a characteristic anisotropy of the additional neutrino flux is expected. In this paper we describe a multipole method to search for such a large-scale anisotropy in IceCube data. This method uses the expansion coefficients of a multipole expansion of neutrino arrival directions and incorporates signal-specific weights for each expansion coefficient. We apply the technique to a high-purity muon neutrino sample from the Northern Hemisphere. The final result is compatible with the null-hypothesis. As no signal was observed, we present limits on the self-annihilation cross-section averaged over the relative velocity distribution (Formula Presented.) down to ([Formula Presented.) for a dark matter particle mass of 700–1,000 GeV and direct annihilation into (Formula Presented.). The resulting exclusion limits come close to exclusion limits from γ-ray experiments, that focus on the outer Galactic halo, for high dark matter masses of a few TeV and hard annihilation channels.
AB - Dark matter which is bound in the Galactic halo might self-annihilate and produce a flux of stable final state particles, e.g. high energy neutrinos. These neutrinos can be detected with IceCube, a cubic-kilometer sized Cherenkov detector. Given IceCube’s large field of view, a characteristic anisotropy of the additional neutrino flux is expected. In this paper we describe a multipole method to search for such a large-scale anisotropy in IceCube data. This method uses the expansion coefficients of a multipole expansion of neutrino arrival directions and incorporates signal-specific weights for each expansion coefficient. We apply the technique to a high-purity muon neutrino sample from the Northern Hemisphere. The final result is compatible with the null-hypothesis. As no signal was observed, we present limits on the self-annihilation cross-section averaged over the relative velocity distribution (Formula Presented.) down to ([Formula Presented.) for a dark matter particle mass of 700–1,000 GeV and direct annihilation into (Formula Presented.). The resulting exclusion limits come close to exclusion limits from γ-ray experiments, that focus on the outer Galactic halo, for high dark matter masses of a few TeV and hard annihilation channels.
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AN - SCOPUS:84921342681
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VL - 75
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EP - 16
JO - European Physical Journal C
JF - European Physical Journal C
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M1 - 20
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