Abstract
With the observation of high-energy astrophysical neutrinos by the IceCube Neutrino Observatory, interest has risen in models of PeV-mass decaying dark matter particles to explain the observed flux. We present two dedicated experimental analyses to test this hypothesis. One analysis uses 6 years of IceCube data focusing on muon neutrino ‘track’ events from the Northern Hemisphere, while the second analysis uses 2 years of ‘cascade’ events from the full sky. Known background components and the hypothetical flux from unstable dark matter are fitted to the experimental data. Since no significant excess is observed in either analysis, lower limits on the lifetime of dark matter particles are derived: we obtain the strongest constraint to date, excluding lifetimes shorter than 1028s at 90% CL for dark matter masses above 10TeV.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | 831 |
| Journal | European Physical Journal C |
| Volume | 78 |
| Issue number | 10 |
| DOIs | |
| State | Published - Oct 1 2018 |
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All Science Journal Classification (ASJC) codes
- Engineering (miscellaneous)
- Physics and Astronomy (miscellaneous)
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Search for neutrinos from decaying dark matter with IceCube : IceCube Collaboration. / Aartsen, M. G.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Samarai, I. Al; Altmann, D.; Andeen, K.; Anderson, T.; Ansseau, I.; Anton, G.; Argüelles, C.; Auffenberg, J.; Axani, S.; Backes, P.; Bagherpour, H.; Bai, X.; Barron, J. P.; Barwick, S. W.; Baum, V.; Bay, R.; Beatty, J. J.; Becker Tjus, J.; Becker, K. H.; BenZvi, S.; Berley, D.; Bernardini, E.; Besson, D. Z.; Binder, G.; Bindig, D.; Blaufuss, E.; Blot, S.; Bohm, C.; Börner, M.; Bos, F.; Böser, S.; Botner, O.; Bourbeau, E.; Bourbeau, J.; Bradascio, F.; Braun, J.; Brenzke, M.; Bretz, H. P.; Bron, S.; Brostean-Kaiser, J.; Burgman, A.; Busse, R. S.; Carver, T.; Cheung, E.; Chirkin, D.; Christov, A.; Clark, K.; Classen, L.; Collin, G. H.; Conrad, J. M.; Coppin, P.; Correa, P.; Cowen, D. F.; Cross, R.; Dave, P.; Day, M.; de André, J. P.A.M.; De Clercq, C.; DeLaunay, J. J.; Dembinski, H.; De Ridder, S.; Desiati, P.; de Vries, K. D.; de Wasseige, G.; de With, M.; DeYoung, T.; Díaz-Vélez, J. C.; di Lorenzo, V.; Dujmovic, H.; Dumm, J. P.; Dunkman, M.; Dvorak, E.; Eberhardt, B.; Ehrhardt, T.; Eichmann, B.; Eller, P.; Evenson, P. A.; Fahey, S.; Fazely, A. R.; Felde, J.; Filimonov, K.; Finley, C.; Flis, S.; Franckowiak, A.; Friedman, E.; Fritz, A.; Gaisser, T. K.; Gallagher, J.; Ganster, E.; Gerhardt, L.; Ghorbani, K.; Giang, W.; Glauch, T.; Glüsenkamp, T.; Goldschmidt, A.; Gonzalez, J. G.; Grant, D.; Griffith, Z.; Haack, C.; Hallgren, A.; Halve, L.; Halzen, F.; Hanson, K.; Hebecker, D.; Heereman, D.; Helbing, K.; Hellauer, R.; Hickford, S.; Hignight, J.; Hill, G. C.; Hoffman, K. D.; Hoffmann, R.; Hoinka, T.; Hokanson-Fasig, B.; Hoshina, K.; Huang, F.; Huber, M.; Hultqvist, K.; Hünnefeld, M.; Hussain, R.; In, S.; Iovine, N.; Ishihara, A.; Jacobi, E.; Japaridze, G. S.; Jeong, M.; Jero, K.; Jones, B. J.P.; Kalaczynski, P.; Kang, W.; Kappes, A.; Kappesser, D.; Karg, T.; Karle, A.; Katz, U.; Kauer, M.; Keivani, A.; Kelley, J. L.; Kheirandish, A.; Kim, J.; Kim, M.; Kintscher, T.; Kiryluk, J.; Kittler, T.; Klein, S. R.; Koirala, R.; Kolanoski, H.; Köpke, L.; Kopper, C.; Kopper, S.; Koschinsky, J. P.; Koskinen, D. J.; Kowalski, M.; Krings, K.; Kroll, M.; Krückl, G.; Kunwar, S.; Kurahashi, N.; Kuwabara, T.; Kyriacou, A.; Labare, M.; Lanfranchi, J. L.; Larson, M. J.; Lauber, F.; Leonard, K.; Lesiak-Bzdak, M.; Leuermann, M.; Liu, Q. R.; Lohfink, E.; Mariscal, C. J.Lozano; Lu, L.; Lünemann, J.; Luszczak, W.; Madsen, J.; Maggi, G.; Mahn, K. B.M.; Mancina, S.; Maruyama, R.; Mase, K.; Maunu, R.; Meagher, K.; Medici, M.; Meier, M.; Menne, T.; Merino, G.; Meures, T.; Miarecki, S.; Micallef, J.; Momenté, G.; Montaruli, T.; Moore, R. W.; Moulai, M.; Nahnhauer, R.; Nakarmi, P.; Naumann, U.; Neer, G.; Niederhausen, H.; Nowicki, S. C.; Nygren, D. R.; Obertacke Pollmann, A.; Olivas, A.; O’Murchadha, A.; O’Sullivan, E.; Palczewski, T.; Pandya, H.; Pankova, D. V.; Peiffer, P.; Pepper, J. A.; Pérez de los Heros, C.; Pieloth, D.; Pinat, E.; Plum, M.; Price, P. B.; Przybylski, G. T.; Raab, C.; Rädel, L.; Rameez, M.; Rauch, L.; Rawlins, K.; Rea, I. C.; Reimann, R.; Relethford, B.; Relich, M.; Resconi, E.; Rhode, W.; Richman, M.; Robertson, S.; Rongen, M.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ryckbosch, D.; Rysewyk, D.; Safa, I.; Sanchez Herrera, S. E.; Sandrock, A.; Sandroos, J.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sarkar, S.; Satalecka, K.; Schaufel, M.; Schlunder, P.; Schmidt, T.; Schneider, A.; Schoenen, S.; Schöneberg, S.; Schumacher, L.; Sclafani, S.; Seckel, D.; Seunarine, S.; Soedingrekso, J.; Soldin, D.; Song, M.; Spiczak, G. M.; Spiering, C.; Stachurska, J.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stasik, A.; Stein, R.; Stettner, J.; Steuer, A.; Stezelberger, T.; Stokstad, R. G.; Stößl, A.; Strotjohann, N. L.; Stuttard, T.; Sullivan, G. W.; Sutherland, M.; Taboada, I.; Tatar, J.; Tenholt, F.; Ter-Antonyan, S.; Terliuk, A.; Tilav, S.; Toale, P. A.; Tobin, M. N.; Tönnis, C.; Toscano, S.; Tosi, D.; Tselengidou, M.; Tung, C. F.; Turcati, A.; Turley, C. F.; Ty, B.; Unger, E.; Usner, M.; Vandenbroucke, J.; Van Driessche, W.; van Eijk, D.; van Eijndhoven, N.; Vanheule, S.; van Santen, J.; Vraeghe, M.; Walck, C.; Wallace, A.; Wallraff, M.; Wandler, F. D.; Wandkowsky, N.; Waza, A.; Weaver, C.; Weiss, M. J.; Wendt, C.; Werthebach, J.; Westerhoff, S.; Whelan, B. J.; Wiebe, K.; Wiebusch, C. H.; Wille, L.; Williams, D. R.; Wills, L.; Wolf, M.; Wood, J.; Wood, T. R.; Woolsey, E.; Woschnagg, K.; Wrede, G.; Xu, D. L.; Xu, X. W.; Xu, Y.; Yanez, J. P.; Yodh, G.; Yoshida, S.; Yuan, T.
In: European Physical Journal C, Vol. 78, No. 10, 831, 01.10.2018.Research output: Contribution to journal › Article
TY - JOUR
T1 - Search for neutrinos from decaying dark matter with IceCube
T2 - IceCube Collaboration
AU - Aartsen, M. G.
AU - Ackermann, M.
AU - Adams, J.
AU - Aguilar, J. A.
AU - Ahlers, M.
AU - Ahrens, M.
AU - Samarai, I. Al
AU - Altmann, D.
AU - Andeen, K.
AU - Anderson, T.
AU - Ansseau, I.
AU - Anton, G.
AU - Argüelles, C.
AU - Auffenberg, J.
AU - Axani, S.
AU - Backes, P.
AU - Bagherpour, H.
AU - Bai, X.
AU - Barron, J. P.
AU - Barwick, S. W.
AU - Baum, V.
AU - Bay, R.
AU - Beatty, J. J.
AU - Becker Tjus, J.
AU - Becker, K. H.
AU - BenZvi, S.
AU - Berley, D.
AU - Bernardini, E.
AU - Besson, D. Z.
AU - Binder, G.
AU - Bindig, D.
AU - Blaufuss, E.
AU - Blot, S.
AU - Bohm, C.
AU - Börner, M.
AU - Bos, F.
AU - Böser, S.
AU - Botner, O.
AU - Bourbeau, E.
AU - Bourbeau, J.
AU - Bradascio, F.
AU - Braun, J.
AU - Brenzke, M.
AU - Bretz, H. P.
AU - Bron, S.
AU - Brostean-Kaiser, J.
AU - Burgman, A.
AU - Busse, R. S.
AU - Carver, T.
AU - Cheung, E.
AU - Chirkin, D.
AU - Christov, A.
AU - Clark, K.
AU - Classen, L.
AU - Collin, G. H.
AU - Conrad, J. M.
AU - Coppin, P.
AU - Correa, P.
AU - Cowen, D. F.
AU - Cross, R.
AU - Dave, P.
AU - Day, M.
AU - de André, J. P.A.M.
AU - De Clercq, C.
AU - DeLaunay, J. J.
AU - Dembinski, H.
AU - De Ridder, S.
AU - Desiati, P.
AU - de Vries, K. D.
AU - de Wasseige, G.
AU - de With, M.
AU - DeYoung, T.
AU - Díaz-Vélez, J. C.
AU - di Lorenzo, V.
AU - Dujmovic, H.
AU - Dumm, J. P.
AU - Dunkman, M.
AU - Dvorak, E.
AU - Eberhardt, B.
AU - Ehrhardt, T.
AU - Eichmann, B.
AU - Eller, P.
AU - Evenson, P. A.
AU - Fahey, S.
AU - Fazely, A. R.
AU - Felde, J.
AU - Filimonov, K.
AU - Finley, C.
AU - Flis, S.
AU - Franckowiak, A.
AU - Friedman, E.
AU - Fritz, A.
AU - Gaisser, T. K.
AU - Gallagher, J.
AU - Ganster, E.
AU - Gerhardt, L.
AU - Ghorbani, K.
AU - Giang, W.
AU - Glauch, T.
AU - Glüsenkamp, T.
AU - Goldschmidt, A.
AU - Gonzalez, J. G.
AU - Grant, D.
AU - Griffith, Z.
AU - Haack, C.
AU - Hallgren, A.
AU - Halve, L.
AU - Halzen, F.
AU - Hanson, K.
AU - Hebecker, D.
AU - Heereman, D.
AU - Helbing, K.
AU - Hellauer, R.
AU - Hickford, S.
AU - Hignight, J.
AU - Hill, G. C.
AU - Hoffman, K. D.
AU - Hoffmann, R.
AU - Hoinka, T.
AU - Hokanson-Fasig, B.
AU - Hoshina, K.
AU - Huang, F.
AU - Huber, M.
AU - Hultqvist, K.
AU - Hünnefeld, M.
AU - Hussain, R.
AU - In, S.
AU - Iovine, N.
AU - Ishihara, A.
AU - Jacobi, E.
AU - Japaridze, G. S.
AU - Jeong, M.
AU - Jero, K.
AU - Jones, B. J.P.
AU - Kalaczynski, P.
AU - Kang, W.
AU - Kappes, A.
AU - Kappesser, D.
AU - Karg, T.
AU - Karle, A.
AU - Katz, U.
AU - Kauer, M.
AU - Keivani, A.
AU - Kelley, J. L.
AU - Kheirandish, A.
AU - Kim, J.
AU - Kim, M.
AU - Kintscher, T.
AU - Kiryluk, J.
AU - Kittler, T.
AU - Klein, S. R.
AU - Koirala, R.
AU - Kolanoski, H.
AU - Köpke, L.
AU - Kopper, C.
AU - Kopper, S.
AU - Koschinsky, J. P.
AU - Koskinen, D. J.
AU - Kowalski, M.
AU - Krings, K.
AU - Kroll, M.
AU - Krückl, G.
AU - Kunwar, S.
AU - Kurahashi, N.
AU - Kuwabara, T.
AU - Kyriacou, A.
AU - Labare, M.
AU - Lanfranchi, J. L.
AU - Larson, M. J.
AU - Lauber, F.
AU - Leonard, K.
AU - Lesiak-Bzdak, M.
AU - Leuermann, M.
AU - Liu, Q. R.
AU - Lohfink, E.
AU - Mariscal, C. J.Lozano
AU - Lu, L.
AU - Lünemann, J.
AU - Luszczak, W.
AU - Madsen, J.
AU - Maggi, G.
AU - Mahn, K. B.M.
AU - Mancina, S.
AU - Maruyama, R.
AU - Mase, K.
AU - Maunu, R.
AU - Meagher, K.
AU - Medici, M.
AU - Meier, M.
AU - Menne, T.
AU - Merino, G.
AU - Meures, T.
AU - Miarecki, S.
AU - Micallef, J.
AU - Momenté, G.
AU - Montaruli, T.
AU - Moore, R. W.
AU - Moulai, M.
AU - Nahnhauer, R.
AU - Nakarmi, P.
AU - Naumann, U.
AU - Neer, G.
AU - Niederhausen, H.
AU - Nowicki, S. C.
AU - Nygren, D. R.
AU - Obertacke Pollmann, A.
AU - Olivas, A.
AU - O’Murchadha, A.
AU - O’Sullivan, E.
AU - Palczewski, T.
AU - Pandya, H.
AU - Pankova, D. V.
AU - Peiffer, P.
AU - Pepper, J. A.
AU - Pérez de los Heros, C.
AU - Pieloth, D.
AU - Pinat, E.
AU - Plum, M.
AU - Price, P. B.
AU - Przybylski, G. T.
AU - Raab, C.
AU - Rädel, L.
AU - Rameez, M.
AU - Rauch, L.
AU - Rawlins, K.
AU - Rea, I. C.
AU - Reimann, R.
AU - Relethford, B.
AU - Relich, M.
AU - Resconi, E.
AU - Rhode, W.
AU - Richman, M.
AU - Robertson, S.
AU - Rongen, M.
AU - Rott, C.
AU - Ruhe, T.
AU - Ryckbosch, D.
AU - Rysewyk, D.
AU - Safa, I.
AU - Sanchez Herrera, S. E.
AU - Sandrock, A.
AU - Sandroos, J.
AU - Santander, M.
AU - Sarkar, S.
AU - Sarkar, S.
AU - Satalecka, K.
AU - Schaufel, M.
AU - Schlunder, P.
AU - Schmidt, T.
AU - Schneider, A.
AU - Schoenen, S.
AU - Schöneberg, S.
AU - Schumacher, L.
AU - Sclafani, S.
AU - Seckel, D.
AU - Seunarine, S.
AU - Soedingrekso, J.
AU - Soldin, D.
AU - Song, M.
AU - Spiczak, G. M.
AU - Spiering, C.
AU - Stachurska, J.
AU - Stamatikos, M.
AU - Stanev, T.
AU - Stasik, A.
AU - Stein, R.
AU - Stettner, J.
AU - Steuer, A.
AU - Stezelberger, T.
AU - Stokstad, R. G.
AU - Stößl, A.
AU - Strotjohann, N. L.
AU - Stuttard, T.
AU - Sullivan, G. W.
AU - Sutherland, M.
AU - Taboada, I.
AU - Tatar, J.
AU - Tenholt, F.
AU - Ter-Antonyan, S.
AU - Terliuk, A.
AU - Tilav, S.
AU - Toale, P. A.
AU - Tobin, M. N.
AU - Tönnis, C.
AU - Toscano, S.
AU - Tosi, D.
AU - Tselengidou, M.
AU - Tung, C. F.
AU - Turcati, A.
AU - Turley, C. F.
AU - Ty, B.
AU - Unger, E.
AU - Usner, M.
AU - Vandenbroucke, J.
AU - Van Driessche, W.
AU - van Eijk, D.
AU - van Eijndhoven, N.
AU - Vanheule, S.
AU - van Santen, J.
AU - Vraeghe, M.
AU - Walck, C.
AU - Wallace, A.
AU - Wallraff, M.
AU - Wandler, F. D.
AU - Wandkowsky, N.
AU - Waza, A.
AU - Weaver, C.
AU - Weiss, M. J.
AU - Wendt, C.
AU - Werthebach, J.
AU - Westerhoff, S.
AU - Whelan, B. J.
AU - Wiebe, K.
AU - Wiebusch, C. H.
AU - Wille, L.
AU - Williams, D. R.
AU - Wills, L.
AU - Wolf, M.
AU - Wood, J.
AU - Wood, T. R.
AU - Woolsey, E.
AU - Woschnagg, K.
AU - Wrede, G.
AU - Xu, D. L.
AU - Xu, X. W.
AU - Xu, Y.
AU - Yanez, J. P.
AU - Yodh, G.
AU - Yoshida, S.
AU - Yuan, T.
PY - 2018/10/1
Y1 - 2018/10/1
N2 - With the observation of high-energy astrophysical neutrinos by the IceCube Neutrino Observatory, interest has risen in models of PeV-mass decaying dark matter particles to explain the observed flux. We present two dedicated experimental analyses to test this hypothesis. One analysis uses 6 years of IceCube data focusing on muon neutrino ‘track’ events from the Northern Hemisphere, while the second analysis uses 2 years of ‘cascade’ events from the full sky. Known background components and the hypothetical flux from unstable dark matter are fitted to the experimental data. Since no significant excess is observed in either analysis, lower limits on the lifetime of dark matter particles are derived: we obtain the strongest constraint to date, excluding lifetimes shorter than 1028s at 90% CL for dark matter masses above 10TeV.
AB - With the observation of high-energy astrophysical neutrinos by the IceCube Neutrino Observatory, interest has risen in models of PeV-mass decaying dark matter particles to explain the observed flux. We present two dedicated experimental analyses to test this hypothesis. One analysis uses 6 years of IceCube data focusing on muon neutrino ‘track’ events from the Northern Hemisphere, while the second analysis uses 2 years of ‘cascade’ events from the full sky. Known background components and the hypothetical flux from unstable dark matter are fitted to the experimental data. Since no significant excess is observed in either analysis, lower limits on the lifetime of dark matter particles are derived: we obtain the strongest constraint to date, excluding lifetimes shorter than 1028s at 90% CL for dark matter masses above 10TeV.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85055087104&partnerID=8YFLogxK
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U2 - 10.1140/epjc/s10052-018-6273-3
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M3 - Article
C2 - 30930683
AN - SCOPUS:85055087104
VL - 78
JO - European Physical Journal C
JF - European Physical Journal C
SN - 1434-6044
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ER -