Search for GeV-scale dark matter annihilation in the Sun with IceCube DeepCore

Abbasi, R.; Hill, G. C.; Steuer, A.; Koirala, R.; Stettner, J.; Schneider, J.; Bourbeau, E.; Sandrock, A.; Conrad, J. M.; Spannfellner, C.; Hignight, J.; Huber, T.; Przybylski, G. T.; Oehler, M.; Snihur, R.; Pankova, D. V.; Seunarine, S.; Minh, M. Ha; Moore, R. W.; Rawlins, K.; Jin, M.; Bastian-Querner, Benjamin; Hymon, K.; Amin, N. M.; Boddenberg, M.; Anderson, T.; Weyrauch, M.; Haack, C.; Ahlers, M.; Montaruli, T.; Schröder, F. G.; Naumann, U.; Kin, K.; Vannerom, D.; Ruhe, T.; Nguyen, L. V.; Diaz, A.; Kozynets, T.; Burley, R. T.; Hebecker, D.; Makino, Y.; Kintscher, T.; Lyu, Y.; Mockler, D.; Ryckbosch, D.; Lincetto, M.; Robertson, S.; Rhode, W.; Katz, U.; Niederhausen, H.; Kiryluk, J.; Schindler, S.; Jansson, M.; Griswold, S.; Morse, R.; Santander, M.; Alameddine, J. M.; Hoffmann, R.; Koundal, P.; Filimonov, K.; Borowka, J.; Sarkar, S.; Ackermann, M.; Axani, S.; Soedingrekso, J.; Becker, K.-H.; Twagirayezu, J. P.; Roberts, E. J.; Jeong, M.; Ahrens, M.; Brostean-Kaiser, Jannes; Dappen, C.; van Santen, J.; Binder, G.; Ehrhardt, T.; Collin, G. H.; Gutjahr, P.; Ma, W. Y.; Turley, C. F.; Spiering, C.; Pieper, S.; Japaridze, G. S.; Grégoire, T.; Parker, G. K.; de With, M.; Madsen, J.; Wulff, J.; Carnie-Bronca, E. G.; Lazar, J. P.; Tilav, S.; In, S.; Raab, C.; Lucarelli, F.; Pries, B.; Resconi, E.; Wendt, C.; Kelley, J. L.; Lohfink, E.; Stein, R.; Ganster, E.; Dittmer, M.; Pandya, H.; Bontempo, F.; Nowicki, S. C.; Micallef, J.; Engel, R.; Hickford, S.; Silva, M.; Mase, K.; Bay, R.; Blot, S.; Stamatikos, M.; Aguilar, J. A.; Kardum, L.; Stachurska, J.; Halzen, F.; Bellenghi, C.; Weiss, M. J.; Andeen, K.; Schumacher, L.; Kolanoski, H.; Turcati, A.; Luszczak, W.; McNally, F.; Browne, S.; Hünnefeld, M.; Reichherzer, P.; Sclafani, S.; Medina, A.; Stezelberger, T.; Deoskar, K.; Maruyama, R.; Dvorak, E.; Rehman, A.; Price, P. B.; Clark, K.; Satalecka, K.; Grant, D.; Chirkin, D.; Riedel, B.; Argüelles, C.; Kappesser, D.; Coppin, P.; Necker, J.; Rodriguez, M. Prado; Köpke, L.; Karg, T.; Kopper, C.; Taboada, I.; Smithers, B.; Campana, M. A.; Klein, S. R.; Adams, J.; Lad, N.; Kurahashi, N.; Karle, A.; Ludwig, A.; Schaufel, M.; Mariscal, C. J. Lozano; Cowen, D. F.; Fienberg, A. T.; Peterson, J.; Oeyen, B.; Bernardini, E.; Garcia, Alfonso; Kang, X.; DeLaunay, J. J.; Glauch, T.; Berley, D.; Gallagher, J.; Bai, X.; Liu, Q. R.; Wiebusch, C. H.; Raissi, A.; Choi, K.; Roellinghoff, G.; Ter-Antonyan, S.; Correa, P.; Lu, L.; Karl, M.; Porcelli, A.; de Vries, K. D.; Schneider, A.; Fox, D.; Stanev, T.; Kang, W.; Olivas, A.; Dave, P.; Zhelnin, P.; IceCube Collaboration; Skrzypek, B.; Hokanson-Fasig, B.; Wrede, G.; Harnisch, A. A.; Lee, J. W.; Herrera, S. E. Sanchez; Cross, R.; Lauber, F.; Gerhardt, L.; Reusch, S.; Huber, M.; Meier, M.; Haungs, A.; Yu, S.; Mechbal, S.; V., A. Balagopal; Braun, J.; Goswami, S.; Clark, B. A.; Eller, P.; Safa, I.; Paul, L.; BenZvi, S.; Ty, B.; Neer, G.; Rameez, M.; Sullivan, G. W.; Sharma, A.; Glüsenkamp, T.; de Wasseige, G.; Baur, S.; Shefali, S.; Hussain, R.; Hardin, J.; Botner, O.; Burgman, A.; Hanson, K.; Pittermann, M.; Xu, X. W.; Halve, L.; Nisa, M. U.; Sandroos, J.; Cantu, D. Rysewyk; Erpenbeck, H.; Garrappa, Simone; Rea, I. C.; Hultqvist, K.; Fedynitch, A.; Williams, D. R.; Stuttard, T.; Lanfranchi, J. L.; Bron, S.; Evenson, P. A.; Pizzuto, A.; Hoshina, K.; Kowalski, M.; Fürst, P.; van Eijndhoven, N.; Böttcher, J.; Anton, G.; Feigl, N.; Chen, Z.; Rott, C.; Zhang, Z.; Watson, T. B.; Huang, F.; López, D. Delgado; Busse, R. S.; Barwick, S. W.; Mead, J. V.; Yuan, T.; Rongen, M.; Kovacevich, M.; Günther, C.; Trettin, A.; Martinez-Soler, I.; Soldin, D.; Kellermann, M.; Vandenbroucke, J.; Fazely, A. R.; Nagai, R.; Alispach, C.; Fritz, A.; McElroy, T.; Yanez, J. P.; Kun, E.; O'Sullivan, E.; Whitehorn, N.; Kappes, A.; Desiati, P.; Chen, C.; DuVernois, M. A.; Richman, M.; Coleman, A.; Weaver, C.; Elorrieta, M. A. Unland; Gaisser, T. K.; Weigel, P.; Meagher, K.; Kang, D.; Turcotte, R.; Bradascio, F.; Tselengidou, M.; Iovine, N.; Tung, C. F.; Renzi, G.; Tjus, J. Becker; Fischer, L.; Werthebach, J.; Mahn, K. B. M.; Friedman, E.; Schwefer, G.; Jones, B. J. P.; Philippen, S.; Halliday, R.; De Clercq, C.; Meighen-Berger, S.; Yoshida, S.; Desai, A.; Hill, C.; Tischbein, F.; Wolf, M.; Schmidt, T.; Peters, L.; Saffer, J.; Tollefson, K.; Toscano, S.; Gonzalez, J. G.; Dembinski, H.; Naab, R.; Díaz-Vélez, J. C.; Fan, K. L.; Schieler, H.; Koskinen, D. J.; Classen, L.; Heros, C. Pérez de los; Finley, C.; Beatty, J. J.; Franckowiak, A.; Woschnagg, K.; Liubarska, M.; Ashida, Y.; Li, Y.; Brinson, B.; Evans, J.; Spiczak, G. M.; Hettinger, E. C.; Tönnis, C.; Popovych, Y.; Dunkman, M.; Barbano, A.; Moulai, M.; Kopper, S.; Kheirandish, A.; Hallgren, A.; Tosi, D.; Mancina, S.; Blaufuss, E.; Henningsen, F.; Stürwald, T.; Paudel, E. N.; Böser, S.; Larson, M. J.; Alves, A. A., Jr.; DeYoung, T.; Walck, C.; Bindig, D.; Valtonen-Mattila, N.; Pollmann, A. Obertacke; Kontrimas, T.; Hoffman, K. D.; Helbing, K.; Mariş, I. C.; Kauer, M.; Basu, V.; Park, N.; Weldert, J.; Ghadimi, A.; Plum, M.; Glaser, C.; Reimann, R.; Leonard, K.; Dujmovic, H.; Besson, D. Z.; Leszczyńska, A.; Gualda, C. Lagunas; Ishihara, A.; Seckel, D.; Weindl, A.; Fiedlschuster, S.; Verpoest, S.

doi:10.1103/PhysRevD.105.062004

Journal Article

PUBDB-2022-01630

Search for GeV-scale dark matter annihilation in the Sun with IceCube DeepCore

Abbasi, R. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; Aguilar, J. A. ; Ahlers, M. ; Ahrens, M. ; Alameddine, J. M. ; Alispach, C. ; Alves, A. A. ; Amin, N. M. ; Andeen, K. ; Anderson, T. ; Anton, G.Extern* ; Argüelles, C. ; Ashida, Y. ; Axani, S. ; Bai, X. ; V., A. B. ; Barbano, A. ; Barwick, S. W. ; Bastian-Querner, B.DESY* ; Basu, V. ; Baur, S. ; Bay, R. ; Beatty, J. J. ; Becker, K.-H. ; Tjus, J. B. ; Bellenghi, C. ; BenZvi, S. ; Berley, D. ; Bernardini, E.Extern* ; Besson, D. Z.Extern* ; Binder, G. ; Bindig, D. ; Blaufuss, E. ; Blot, S. ; Boddenberg, M. ; Bontempo, F. ; Borowka, J. ; Böser, S. ; Botner, O. ; Böttcher, J. ; Bourbeau, E. ; Bradascio, F. ; Braun, J. ; Brinson, B. ; Bron, S. ; Brostean-Kaiser, J.DESY* ; Browne, S. ; Burgman, A. ; Burley, R. T. ; Busse, R. S. ; Campana, M. A. ; Carnie-Bronca, E. G. ; Chen, C. ; Chen, Z. ; Chirkin, D. ; Choi, K. ; Clark, B. A. ; Clark, K. ; Classen, L. ; Coleman, A. ; Collin, G. H. ; Conrad, J. M. ; Coppin, P. ; Correa, P. ; Cowen, D. F. ; Cross, R. ; Dappen, C. ; Dave, P. ; De Clercq, C. ; DeLaunay, J. J. ; López, D. D. ; Dembinski, H. ; Deoskar, K. ; Desai, A. ; Desiati, P. ; de Vries, K. D. ; de Wasseige, G. ; de With, M. ; DeYoung, T. ; Diaz, A. ; Díaz-Vélez, J. C. ; Dittmer, M. ; Dujmovic, H. ; Dunkman, M. ; DuVernois, M. A. ; Dvorak, E. ; Ehrhardt, T. ; Eller, P. ; Engel, R. ; Erpenbeck, H. ; Evans, J. ; Evenson, P. A. ; Fan, K. L. ; Fazely, A. R. ; Fedynitch, A. ; Feigl, N. ; Fiedlschuster, S. ; Fienberg, A. T.Extern* ; Filimonov, K. ; Finley, C. ; Fischer, L. ; Fox, D. ; Franckowiak, A.Extern* ; Friedman, E. ; Fritz, A. ; Fürst, P. ; Gaisser, T. K. ; Gallagher, J. ; Ganster, E. ; Garcia, A. ; Garrappa, S.DESY* ; Gerhardt, L. ; Ghadimi, A. ; Glaser, C.Extern* ; Glauch, T. ; Glüsenkamp, T.DESY* ; Gonzalez, J. G. ; Goswami, S. ; Grant, D. ; Grégoire, T. ; Griswold, S. ; Günther, C. ; Gutjahr, P. ; Haack, C. ; Hallgren, A. ; Halliday, R. ; Halve, L. ; Halzen, F. ; Minh, M. H. ; Hanson, K. ; Hardin, J. ; Harnisch, A. A. ; Haungs, A. ; Hebecker, D.Extern* ; Helbing, K. ; Henningsen, F. ; Hettinger, E. C. ; Hickford, S. ; Hignight, J. ; Hill, C. ; Hill, G. C. ; Hoffman, K. D. ; Hoffmann, R. ; Hokanson-Fasig, B. ; Hoshina, K. ; Huang, F. ; Huber, M. ; Huber, T. ; Hultqvist, K. ; Hünnefeld, M. ; Hussain, R. ; Hymon, K. ; In, S. ; Iovine, N. ; Ishihara, A. ; Jansson, M. ; Japaridze, G. S. ; Jeong, M. ; Jin, M. ; Jones, B. J. P. ; Kang, D. ; Kang, W. ; Kang, X. ; Kappes, A. ; Kappesser, D. ; Kardum, L. ; Karg, T.DESY* ; Karl, M. ; Karle, A. ; Katz, U. ; Kauer, M. ; Kellermann, M. ; Kelley, J. L. ; Kheirandish, A. ; Kin, K. ; Kintscher, T. ; Kiryluk, J. ; Klein, S. R. ; Koirala, R. ; Kolanoski, H.Extern* ; Kontrimas, T. ; Köpke, L. ; Kopper, C. ; Kopper, S. ; Koskinen, D. J. ; Koundal, P. ; Kovacevich, M. ; Kowalski, M. ; Kozynets, T. ; Kun, E. ; Kurahashi, N. ; Lad, N. ; Gualda, C. L. ; Lanfranchi, J. L. ; Larson, M. J. ; Lauber, F. ; Lazar, J. P. ; Lee, J. W. ; Leonard, K. ; Leszczyńska, A. ; Li, Y. ; Lincetto, M. ; Liu, Q. R. ; Liubarska, M. ; Lohfink, E. ; Mariscal, C. J. L. ; Lu, L. ; Lucarelli, F. ; Ludwig, A. ; Luszczak, W. ; Lyu, Y. ; Ma, W. Y. ; Madsen, J. ; Mahn, K. B. M. ; Makino, Y. ; Mancina, S. ; Mariş, I. C. ; Martinez-Soler, I. ; Maruyama, R. ; Mase, K. ; McElroy, T. ; McNally, F. ; Mead, J. V. ; Meagher, K. ; Mechbal, S. ; Medina, A. ; Meier, M. ; Meighen-Berger, S. ; Micallef, J. ; Mockler, D. ; Montaruli, T. ; Moore, R. W. ; Morse, R. ; Moulai, M. ; Naab, R. ; Nagai, R. ; Naumann, U. ; Necker, J. ; Neer, G. ; Nguyen, L. V. ; Niederhausen, H. ; Nisa, M. U. ; Nowicki, S. C. ; Pollmann, A. O. ; Oehler, M. ; Oeyen, B. ; Olivas, A. ; O'Sullivan, E. ; Pandya, H. ; Pankova, D. V. ; Park, N. ; Parker, G. K. ; Paudel, E. N. ; Paul, L. ; Heros, C. P. d. l. ; Peters, L. ; Peterson, J. ; Philippen, S. ; Pieper, S. ; Pittermann, M. ; Pizzuto, A. ; Plum, M. ; Popovych, Y. ; Porcelli, A. ; Rodriguez, M. P. ; Price, P. B. ; Pries, B. ; Przybylski, G. T. ; Raab, C. ; Raissi, A. ; Rameez, M. ; Rawlins, K. ; Rea, I. C. ; Rehman, A. ; Reichherzer, P. ; Reimann, R. ; Renzi, G. ; Resconi, E. ; Reusch, S. ; Rhode, W. ; Richman, M. ; Riedel, B. ; Roberts, E. J. ; Robertson, S. ; Roellinghoff, G. ; Rongen, M. ; Rott, C. ; Ruhe, T.DESY* ; Ryckbosch, D. ; Cantu, D. R. ; Safa, I. ; Saffer, J. ; Herrera, S. E. S. ; Sandrock, A. ; Sandroos, J. ; Santander, M. ; Sarkar, S. ; Satalecka, K.DESY* ; Schaufel, M. ; Schieler, H. ; Schindler, S. ; Schmidt, T. ; Schneider, A. ; Schneider, J. ; Schröder, F. G. ; Schumacher, L. ; Schwefer, G. ; Sclafani, S. ; Seckel, D. ; Seunarine, S. ; Sharma, A. ; Shefali, S. ; Silva, M. ; Skrzypek, B. ; Smithers, B. ; Snihur, R. ; Soedingrekso, J. ; Soldin, D. ; Spannfellner, C. ; Spiczak, G. M. ; Spiering, C.DESY* ; Stachurska, J. ; Stamatikos, M. ; Stanev, T. ; Stein, R. ; Stettner, J. ; Steuer, A. ; Stezelberger, T. ; Stürwald, T. ; Stuttard, T. ; Sullivan, G. W. ; Taboada, I. ; Ter-Antonyan, S. ; Tilav, S. ; Tischbein, F. ; Tollefson, K. ; Tönnis, C. ; Toscano, S. ; Tosi, D.Extern* ; Trettin, A. ; Tselengidou, M. ; Tung, C. F. ; Turcati, A. ; Turcotte, R. ; Turley, C. F. ; Twagirayezu, J. P. ; Ty, B. ; Elorrieta, M. A. U. ; Valtonen-Mattila, N. ; Vandenbroucke, J. ; van Eijndhoven, N. ; Vannerom, D. ; van Santen, J. ; Verpoest, S. ; Walck, C. ; Watson, T. B. ; Weaver, C. ; Weigel, P.Extern* ; Weindl, A. ; Weiss, M. J. ; Weldert, J. ; Wendt, C. ; Werthebach, J. ; Weyrauch, M. ; Whitehorn, N. ; Wiebusch, C. H. ; Williams, D. R. ; Wolf, M. ; Woschnagg, K. ; Wrede, G. ; Wulff, J. ; Xu, X. W. ; Yanez, J. P. ; Yoshida, S. ; Yu, S. ; Yuan, T. ; Zhang, Z. ; Zhelnin, P. ; IceCube Collaboration (Collaboration author)DESY*

2022
Inst. Melville, NY

Physical review / D 105(6), 062004 (2022) [10.1103/PhysRevD.105.062004]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.1103/PhysRevD.105.062004 doi:10.3204/PUBDB-2022-01630

Report No.: arXiv:2111.09970

Abstract: The Sun provides an excellent target for studying spin-dependent dark matter-proton scattering due to its high matter density and abundant hydrogen content. Dark matter particles from the Galactic halo can elastically interact with Solar nuclei, resulting in their capture and thermalization in the Sun. The captured dark matter can annihilate into Standard Model particles including an observable flux of neutrinos. We present the results of a search for low-energy (<500 GeV) neutrinos correlated with the direction of the Sun using 7 years of IceCube data. This work utilizes, for the first time, new optimized cuts to extend IceCube’s sensitivity to dark matter mass down to 5 GeV. We find no significant detection of neutrinos from the Sun. Our observations exclude capture by spin-dependent dark matter-proton scattering with cross section down to a few times 10-41 cm2, assuming there is equilibrium with annihilation into neutrinos/antineutrinos for dark matter masses between 5 GeV and 100 GeV. These are the strongest constraints at GeV energies for dark matter annihilation directly to neutrinos.

Keyword(s): dark matter: annihilation ; spin: dependence ; dark matter: mass ; matter: density: high ; galaxy: halo ; neutrino: flux ; down: mass ; GeV ; IceCube ; capture ; scattering ; sensitivity ; antineutrino ; nucleus ; solar ; hydrogen

Classification:

ddc:530

Contributing Institute(s):

IceCube+NG (Z_ICE)

Research Program(s):

613 - Matter and Radiation from the Universe (POF4-613) (POF4-613)

Experiment(s):

IceCube South Pole Neutrino Observatory

Appears in the scientific report 2022

Database coverage:
Medline

;

American Physical Society Transfer of Copyright Agreement

;

; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; IF < 5 ; JCR ; SCOPUS ; Science Citation Index ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection

Click to display QR Code for this record

The record appears in these collections:
Private Collections > >DESY > >ZEUTHEN > Z_ICE
Document types > Articles > Journal Article
Public records
Publications database
OpenAccess

Record created 2022-03-28, last modified 2025-07-24

Similar records

OpenAccess:

PDF

PDF (PDFA)
External link:

Fulltext by arXiv.org

Rate this document:

(Not yet reviewed)

Add to personal basket
Export as Author List with IDs BibTeX (UTF-8), EndNote XML, EndNote Text, RIS, MARC, Print MARC, MARCXML, DC,
Request correction
Submit fulltext

guest :: login PUBDB
		Search		Submit		Personalize Your alerts Your baskets Your searches		Help