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Using the data of the Pierre Auger Observatory, we report on a search for signatures that would be
suggestive of super-heavy particles decaying in the Galactic halo. From the lack of signal, we present upper
limits for different energy thresholds above ≳108 GeV on the secondary by-product fluxes expected from
the decay of the particles. Assuming that the energy density of these super-heavy particles matches that of
dark matter observed today, we translate the upper bounds on the particle fluxes into tight constraints on the
couplings governing the decay process as a function of the particle mass. Instantons, which are
nonperturbative solutions to Yang-Mills equations, can give rise to decay channels otherwise forbidden
and transform stable particles into metastable ones. Assuming such instanton-induced decay processes, we
derive a bound on the reduced coupling constant of gauge interactions in the dark sector: αX ≲ 0.09, for
109 ≲ MX=GeV < 1019. Conversely, we obtain that, for instance, a reduced coupling constant αX ¼ 0.09
excludes masses MX ≳ 3 × 1013 GeV. In the context of dark matter production from gravitational
interactions alone during the reheating epoch, we derive constraints on the parameter space that involves,
in addition to MX and αX, the Hubble rate at the end of inflation, the reheating efficiency, and the
nonminimal coupling of the Higgs with curvature.
Cosmological implications of photon-flux upper limits at ultrahigh energies in scenarios of Planckian-interacting massive particles for dark matter
Abreu, P.;Aglietta, M.;Albury, J. M.;Allekotte, I.;Almeida Cheminant, K.;Almela, A.;Aloisio, R.;Alvarez-Muñiz, J.;Alves Batista, R.;Ammerman Yebra, J.;Anastasi, G. A.;Anchordoqui, L.;Andrada, B.;Andringa, S.;Aramo, C.;Araújo Ferreira, P. R.;Arnone, E.;Arteaga Velázquez, J. C.;Asorey, H.;Assis, P.;Avila, G.;Avocone, E.;Badescu, A. M.;Bakalova, A.;Balaceanu, A.;Barbato, F.;Bellido, J. A.;Berat, C.;Bertaina, M. E.;Bhatta, G.;Biermann, P. L.;Binet, V.;Bismark, K.;Bister, T.;Biteau, J.;Blazek, J.;Bleve, C.;Blümer, J.;Boháčová, M.;Boncioli, D.;Bonifazi, C.;Bonneau Arbeletche, L.;Borodai, N.;Botti, A. M.;Brack, J.;Bretz, T.;Brichetto Orchera, P. G.;Briechle, F. L.;Buchholz, P.;Bueno, A.;Buitink, S.;Buscemi, M.;Büsken, M.;Caballero-Mora, K. S.;Caccianiga, L.;Canfora, F.;Caracas, I.;Caruso, R.;Castellina, A.;Catalani, F.;Cataldi, G.;Cazon, L.;Cerda, M.;Chinellato, J. A.;Chudoba, J.;Chytka, L.;Clay, R. W.;Cobos Cerutti, A. C.;Colalillo, R.;Coleman, A.;Coluccia, M. 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2023-01-01
Abstract
Using the data of the Pierre Auger Observatory, we report on a search for signatures that would be
suggestive of super-heavy particles decaying in the Galactic halo. From the lack of signal, we present upper
limits for different energy thresholds above ≳108 GeV on the secondary by-product fluxes expected from
the decay of the particles. Assuming that the energy density of these super-heavy particles matches that of
dark matter observed today, we translate the upper bounds on the particle fluxes into tight constraints on the
couplings governing the decay process as a function of the particle mass. Instantons, which are
nonperturbative solutions to Yang-Mills equations, can give rise to decay channels otherwise forbidden
and transform stable particles into metastable ones. Assuming such instanton-induced decay processes, we
derive a bound on the reduced coupling constant of gauge interactions in the dark sector: αX ≲ 0.09, for
109 ≲ MX=GeV < 1019. Conversely, we obtain that, for instance, a reduced coupling constant αX ¼ 0.09
excludes masses MX ≳ 3 × 1013 GeV. In the context of dark matter production from gravitational
interactions alone during the reheating epoch, we derive constraints on the parameter space that involves,
in addition to MX and αX, the Hubble rate at the end of inflation, the reheating efficiency, and the
nonminimal coupling of the Higgs with curvature.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.