Pamela+Fermi (주의: technical한 내용)

1. 오늘 ICRR의 나카야마 박사의 Pamela와 Fermi의 실험 결과에 대한 암흑물질 해석 문제에 대한 세미나가 있었다. 흥미로왔던 부분은 Super-Kamiokande의 중성미자 검출 실험을 통해서 암흑물질 이론을 검출할 가능성에 대한 부분이었다.

일단 Fermi의 broad excess를 잘 설명하기 위해 tau+tau 채널로 주로 쌍소멸하는 중성미자 모형들이 주목을 받았는데 문제는 이로부터 비롯한 (혹은 동반하는) 중성미자가 지구를 지나는 동안 muon입자로 변환된 후 SK에 검출될 수 있다는 것이다.

그런데 남반구에 위치한 iceCube 실험의 경우 중성미자가 주로 날아올 것으로 예상하는 은하중심부가 항상 지표 위에 있으며 SK와 같은 수준의 결과를 얻기 위해서는 upgrade가 상당히 요구되는데 일부는 이미 계획 단계에 있다. 업그레이드의 포인트는 얼음 층 2400미터 아래에 따로 검출 장치를 설치하는 것인데 이 경우 대기로부터 날아오는 muon은 대부분 사라지게 되며 또 여기서 은하 중성미자가 muon으로 변환될 수 있다.

2. 세미나 이후 지난번 SUSY09 학회때 잠시 논의가 있었던 가능성에 대해서도 토론이 있었다. 아이디어는 Fermi의 excess는 Galprop의 파라메터를 바꾸어 설명하고 낮은 에너지 쪽 데이터는 펄사+암흑물질로 설명한다는 것. 실제로 이 아이디어의 일부는 G. Kane의 최근 논문에서도 논의가 있었는데 여기서는 높은 에너지 쪽을 펄사로, 그리고 낮은 에너지 쪽은 180 GeV 정도의 Wino로 설명한다는 것이다.

만약 Fermi excess를 표준으로 삼는다면 낮은 에너지쪽 데이터는 보다 심각한 문제가 있다. 실제로 Pulsar나 암흑물질의 쌍소멸 혹은 붕괴의 경우 전자와 반전자가 같이 만들어 지기 때문에 poSItron fracTIon에서 excess가 생기는 것을 설명하기 힘들어진다. 물론 암흑물질의 붕괴에 매우 매우 특이한 성질이 있을 수 있겠지만 삼켜지지 않는 가정이다. 따라서 이 아이디어는 작동하기 힘들다는 결론을 내렸다.

3. Split-UED는 올초 내가 제안한 모델이다. 가장 가벼운 KalUZa-Klein 입자가 여분차원의 대칭성에 의해 보호받아 안정한 가운데 KK 쿼크들이 부가 질량을 얻어 Pamela와 Fermi (혹은 ATIC) 데이터와 부합하는 모형이다. 이 경우 전자에 비해 중성미자가 대략 1/16 정도의 비율로 만들어 질 수 있는데 SK의 constraint와 부합한다.