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.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 20 |
| Pages (from-to) | 1-16 |
| Number of pages | 16 |
| Journal | European Physical Journal C |
| Volume | 75 |
| Issue number | 1 |
| DOIs | |
| State | Published - 2015 |
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Dive into the research topics of 'Multipole analysis of IceCube data to search for dark matter accumulated in the Galactic halo: IceCube Collaboration'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: European Physical Journal C, Vol. 75, No. 1, 20, 2015, p. 1-16.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
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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