Searches for connections between dark matter and high-energy neutrinos with IceCube

Abbasi, R.; Hill, G. C.; Leonard, K.; Koirala, R.; Stettner, J.; Schneider, J.; Bourbeau, E.; Sandrock, A.; Conrad, J. M.; Spannfellner, C.; Hignight, J.; Unland Elorrieta, M.; Huber, T.; Przybylski, G. T.; Oehler, M.; Snihur, R.; Pankova, D. V.; Seunarine, S.; Wang, W.; Moore, R. W.; Rawlins, K.; Jin, M.; Hymon, K.; Amin, N. M.; Anderson, T.; Weyrauch, M.; Haack, C.; Ahlers, M.; Montaruli, T.; Schröder, F. G.; Naumann, U.; Kin, K.; Vannerom, D.; Thwaites, J.; Ruhe, T.; Diaz, A.; Kozynets, T.; Burley, R. T.; Makino, Y.; Lyu, Y.; Mockler, D.; Ryckbosch, D.; Lincetto, M.; Robertson, S.; Rhode, W.; Katz, U.; Unland Elorrieta, M. A.; Niederhausen, H.; Beise, J.; Kiryluk, J.; Schindler, S.; Jansson, M.; Griswold, S.; Morse, R.; Santander, M.; Alameddine, J. M.; Wolf, M.; Koundal, P.; Borowka, J.; Sarkar, S.; Axani, S.; Soedingrekso, J.; Becker, K.-H.; Twagirayezu, J. P.; Roberts, E. J.; Jeong, M.; Ahrens, M.; Dappen, C.; van Santen, J.; Yildizci, E.; Krupczak, E.; Binder, G.; Ehrhardt, T.; Collin, G. H.; Gutjahr, P.; Ma, W. Y.; Spiering, C.; Pieper, S.; Japaridze, G. S.; Grégoire, T.; Parker, G. K.; Madsen, J.; Merckx, Y.; Carnie-Bronca, E. G.; Lazar, J. P.; Tilav, S.; Sainte, W. Marie; In, S.; Balagopal V., A.; Book, J. Y.; Spiczak, G. M.; Raab, C.; Lucarelli, F.; Wulff, J.; Pries, B.; Resconi, E.; Wendt, C.; Veitch-Michaelis, J.; Kelley, J. L.; Lohfink, E.; Ganster, E.; Dittmer, M.; Baricevic, M.; Pandya, H.; Bontempo, F.; Nowicki, S. C.; Micallef, J.; Engel, R.; Hickford, S.; Silva, M.; Bay, R.; Blot, S.; Stamatikos, M.; Aguilar, J. A.; Kardum, L.; Shimizu, N.; Halzen, F.; Bellenghi, C.; Andeen, K.; Schumacher, L.; Kolanoski, H.; Turcati, A.; Luszczak, W.; McNally, F.; Hünnefeld, M.; Reichherzer, P.; Adams, J.; Sclafani, S.; Garrappa, S.; Ha Minh, M.; Medina, A.; Stezelberger, T.; Deoskar, K.; Maruyama, R.; Gualda, C. Lagunas; Rehman, A.; Clark, K.; Satalecka, K.; Grant, D.; Chirkin, D.; Thompson, W. G.; Riedel, B.; Argüelles, C.; R., D.; Benda, S.; Kappesser, D.; Coppin, P.; Necker, J.; Rodriguez, M. Prado; Köpke, L.; Upshaw, K.; Hatch, P.; Karg, T.; Kopper, C.; Fischer, Leander; Taboada, I.; Smithers, B.; Campana, M. A.; Klein, S. R.; Mukherjee, T.; Lad, N.; Kurahashi, N.; Karle, A.; Ludwig, A.; Schaufel, M.; Mariscal, C. J. Lozano; Cowen, D. F.; Fienberg, A. T.; Peterson, J.; Fedynitch, A.; Bernardini, E.; Kang, X.; DeLaunay, J. J.; Shefali, S.; Glauch, T.; Berley, D.; Gallagher, J.; Bai, X.; Liu, Q. R.; Wiebusch, C. H.; Raissi, A.; Hardin, J.; Choi, K.; Roellinghoff, G.; Ter-Antonyan, S.; Rack-Helleis, J.; Correa, P.; Lu, L.; Karl, M.; Porcelli, A.; de Vries, K. D.; Schneider, A.; Fox, D.; Stanev, T.; Kang, W.; Rechav, Z.; Olivas, A.; Dave, P.; Zhelnin, P.; IceCube Collaboration; Skrzypek, B.; Wrede, G.; Hellrung, J.; Harnisch, A. A.; Lee, J. W.; Herrera, S. E. Sanchez; Cross, R.; Lauber, F.; Nguyễn, L. V.; Gerhardt, L.; Reusch, S.; Huber, M.; Meier, M.; Salazar-Gallegos, D.; Sogaard, A.; Haungs, A.; Yu, S.; Mechbal, S.; Braun, J.; Goswami, S.; Clark, B. A.; Eller, P.; Safa, I.; Paul, L.; BenZvi, S.; Ty, B.; DeYoung, T.; Rameez, M.; Sullivan, G. W.; Sharma, A.; Glüsenkamp, T.; de Wasseige, G.; Baur, S.; Goehlke, N.; Hussain, R.; Garcia, A.; Botner, O.; Becker Tjus, J.; Hanson, K.; Athanasiadou, S.; Xu, X. W.; Halve, L.; Nisa, M. U.; Cantu, D. Rysewyk; Erpenbeck, H.; Rea, I. C.; Hultqvist, K.; Stein, Robert; Williams, D. R.; Stuttard, T.; Bron, S.; Evenson, P. A.; Pizzuto, A.; Hoshina, K.; Fürst, P.; van Eijndhoven, N.; Böttcher, J.; Anton, G.; Feigl, N.; Chen, Z.; Rott, C.; Zhang, Z.; Hou, W.; Watson, T. B.; López, D. Delgado; Connolly, A.; Busse, R. S.; Barwick, S. W.; Mead, J. V.; Yuan, T.; Rongen, M.; Kovacevich, M.; Günther, C.; Trettin, A.; Martinez-Soler, I.; Soldin, D.; Vandenbroucke, J.; Heuermann, L.; Ackermann, Markus; Nagai, R.; Fritz, A.; McElroy, T.; Yanez, J. P.; Kun, E.; O'Sullivan, E.; Whitehorn, N.; Kappes, A.; McCarthy, S.; Desiati, P.; Chen, C.; DuVernois, M. A.; Richman, M.; Oeyen, B.; Coleman, A.; Weaver, C.; Gaisser, T. K.; Weigel, P.; Meagher, K.; Kang, D.; Turcotte, R.; Bradascio, F.; Tselengidou, M.; Iovine, N.; Tung, C. F.; Renzi, G.; 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.; Hamdaoui, H.; Desai, A.; Hill, C.; Schmidt, T.; Osborn, J.; 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.; Finley, C.; Beatty, J. J.; Fazely, A. R.; Franckowiak, A.; Liubarska, M.; Ashida, Y.; Brinson, B.; Evans, J.; Kowalski, Marek; Brostean-Kaiser, J.; Hettinger, E. C.; Tönnis, C.; Popovych, Y.; 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.; Sampathkumar, P.; Walck, C.; Bindig, D.; Valtonen-Mattila, N.; Alves Jr., A. A.; Pollmann, A. Obertacke; Kochocki, A.; Kontrimas, T.; Hoffman, K. D.; Helbing, K.; Mariş, I. C.; Kauer, M.; de los Heros, C. Pérez; Basu, V.; Park, N.; Weldert, J.; Ghadimi, A.; Plum, M.; Glaser, C.; Willey, N.; Dujmovic, H.; Besson, D. Z.; Leszczyńska, A.; Ishihara, A.; Seckel, D.; Weindl, A.; Fiedlschuster, S.; Verpoest, S.

doi:10.1088/1475-7516/2023/10/003

Journal Article

PUBDB-2024-00170

Searches for connections between dark matter and high-energy neutrinos with IceCube

Abbasi, R. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; Aguilar, J. A. ; Ahlers, M. ; Ahrens, M. ; Alameddine, J. M. ; Alves Jr., A. A. ; Amin, N. M. ; Andeen, K. ; Anderson, T. ; Anton, G. ; Argüelles, C. ; Ashida, Y. ; Athanasiadou, S.DESY* ; Axani, S. ; Bai, X. ; Balagopal V., A. ; Baricevic, M. ; Barwick, S. W. ; Basu, V. ; Baur, S. ; Bay, R. ; Beatty, J. J. ; Becker, K.-H. ; Becker Tjus, J. ; Beise, J. ; Bellenghi, C. ; Benda, S. ; BenZvi, S. ; Berley, D. ; Bernardini, E.Extern* ; Besson, D. Z. ; Binder, G. ; Bindig, D. ; Blaufuss, E. ; Blot, S.DESY* ; Bontempo, F. ; Book, J. Y. ; Borowka, J. ; Böser, S. ; Botner, O. ; Böttcher, J. ; Bourbeau, E. ; Bradascio, F.DESY* ; Braun, J. ; Brinson, B. ; Bron, S. ; Brostean-Kaiser, J.DESY* ; 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. ; Connolly, A. ; 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. ; DeYoung, T. ; Diaz, A. ; Díaz-Vélez, J. C. ; Dittmer, M. ; Dujmovic, H. ; DuVernois, M. A. ; 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. ; Finley, C. ; Fischer, L.DESY* ; Fox, D. ; Franckowiak, A.Extern* ; Friedman, E. ; Fritz, A. ; Fürst, P. ; Gaisser, T. K. ; Gallagher, J. ; Ganster, E. ; Garcia, A. ; Garrappa, S.Extern*DESY* ; Gerhardt, L. ; Ghadimi, A. ; Glaser, C. ; Glauch, T. ; Glüsenkamp, T. ; Goehlke, N. ; 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. ; Hamdaoui, H. ; Ha Minh, M. ; Hanson, K. ; Hardin, J. ; Harnisch, A. A. ; Hatch, P. ; Haungs, A. ; Helbing, K. ; Hellrung, J. ; Henningsen, F. ; Hettinger, E. C. ; Heuermann, L. ; Hickford, S. ; Hignight, J. ; Hill, C. ; Hill, G. C. ; Hoffman, K. D. ; Hoshina, K. ; Hou, W. ; 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. ; Karl, M. ; Karle, A. ; Katz, U. ; Kauer, M. ; Kelley, J. L. ; Kheirandish, A. ; Kin, K. ; Kiryluk, J. ; Klein, S. R. ; Kochocki, A. ; Koirala, R. ; Kolanoski, H. ; Kontrimas, T. ; Köpke, L. ; Kopper, C. ; Kopper, S. ; Koskinen, D. J. ; Koundal, P. ; Kovacevich, M. ; Kowalski, M.DESY* ; Kozynets, T. ; Krupczak, E. ; Kun, E. ; Kurahashi, N. ; Lad, N.DESY* ; Gualda, C. L.DESY* ; Larson, M. J. ; Lauber, F. ; Lazar, J. P. ; Lee, J. W. ; Leonard, K. ; Leszczyńska, A. ; 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.DESY* ; Madsen, J. ; Mahn, K. B. M. ; Makino, Y. ; Mancina, S. ; Sainte, W. M. ; Mariş, I. C. ; Martinez-Soler, I. ; Maruyama, R. ; McCarthy, S. ; McElroy, T. ; McNally, F. ; Mead, J. V. ; Meagher, K. ; Mechbal, S.DESY* ; Medina, A. ; Meier, M. ; Meighen-Berger, S. ; Merckx, Y. ; Micallef, J. ; Mockler, D. ; Montaruli, T. ; Moore, R. W. ; Morse, R. ; Moulai, M. ; Mukherjee, T. ; Naab, R. ; Nagai, R. ; Naumann, U. ; Necker, J.DESY* ; Nguyễn, L. V. ; Niederhausen, H. ; Nisa, M. U. ; Nowicki, S. C. ; Pollmann, A. O. ; Oehler, M. ; Oeyen, B. ; Olivas, A. ; Osborn, J. ; O'Sullivan, E. ; Pandya, H. ; Pankova, D. V. ; Park, N. ; Parker, G. K. ; Paudel, E. N. ; Paul, L. ; de los Heros, C. P. ; Peters, L. ; Peterson, J. ; Philippen, S. ; Pieper, S. ; Pizzuto, A. ; Plum, M. ; Popovych, Y. ; Porcelli, A. ; Rodriguez, M. P. ; Pries, B. ; Przybylski, G. T. ; Raab, C. ; Rack-Helleis, J. ; Raissi, A. ; Rameez, M. ; Rawlins, K. ; Rea, I. C. ; Rechav, Z. ; Rehman, A. ; Reichherzer, P. ; Renzi, G. ; Resconi, E. ; Reusch, S.DESY* ; Rhode, W. ; Richman, M. ; Riedel, B. ; Roberts, E. J. ; Robertson, S. ; Roellinghoff, G. ; Rongen, M. ; Rott, C. ; Ruhe, T. ; Ryckbosch, D. ; Cantu, D. R. ; Safa, I. ; Saffer, J. ; Salazar-Gallegos, D. ; Sampathkumar, P. ; Herrera, S. E. S. ; Sandrock, A. ; Santander, M. ; Sarkar, S. ; 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. ; Shimizu, N. ; Silva, M. ; Skrzypek, B. ; Smithers, B. ; Snihur, R. ; Soedingrekso, J. ; Sogaard, A. ; Soldin, D. ; Spannfellner, C. ; Spiczak, G. M. ; Spiering, C.DESY* ; Stamatikos, M. ; Stanev, T. ; Stein, R.DESY* ; Stettner, J. ; Stezelberger, T. ; Stürwald, T. ; Stuttard, T. ; Sullivan, G. W. ; Taboada, I. ; Ter-Antonyan, S. ; Thompson, W. G. ; Thwaites, J. ; Tilav, S. ; Tollefson, K. ; Tönnis, C. ; Toscano, S. ; Tosi, D. ; Trettin, A.DESY* ; Tselengidou, M. ; Tung, C. F. ; Turcati, A. ; Turcotte, R. ; Twagirayezu, J. P. ; Ty, B. ; Unland Elorrieta, M. A. ; Unland Elorrieta, M. ; Upshaw, K. ; Valtonen-Mattila, N. ; Vandenbroucke, J. ; van Eijndhoven, N. ; Vannerom, D. ; van Santen, J.DESY* ; Veitch-Michaelis, J. ; Verpoest, S. ; Walck, C. ; Wang, W. ; Watson, T. B. ; Weaver, C. ; Weigel, P. ; Weindl, A. ; Weldert, J. ; Wendt, C. ; Werthebach, J. ; Weyrauch, M. ; Whitehorn, N. ; Wiebusch, C. H. ; Willey, N. ; Williams, D. R. ; R., D. ; Wolf, M. ; Wrede, G. ; Wulff, J. ; Xu, X. W. ; Yanez, J. P. ; Yildizci, E. ; Yoshida, S. ; Yu, S. ; Yuan, T. ; Zhang, Z. ; Zhelnin, P. ; IceCube Collaboration (Collaboration author)DESY*

2023
IOP London

Journal of cosmology and astroparticle physics 10(10), 003 (2023) [10.1088/1475-7516/2023/10/003]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.1088/1475-7516/2023/10/003 doi:10.3204/PUBDB-2024-00170

Report No.: arXiv:2205.12950

Abstract: In this work, we present the results of searches for signatures of dark matter decay or annihilation into Standard Model particles, and secret neutrino interactions with dark matter.Neutrinos could be produced in the decay or annihilation of galactic or extragalactic dark matter.Additionally, if an interaction between dark matter and neutrinos exists then dark matter will interact with extragalactic neutrinos.In particular galactic dark matter will induce an anisotropy in the neutrino sky if this interaction is present.We use seven and a half years of the High-Energy Starting Event (HESE) sample data, which measures neutrinos in the energy range of approximately 60 TeV to 10 PeV, to study these phenomena.This all-sky event selection is dominated by extragalactic neutrinos.For dark matter of ∼ 1 PeV in mass, we constrain the velocity-averaged annihilation cross section to be smaller than 10$^{-23}$ cm$^{3}$/s for the exclusive μ$^{+}$μ$^{-}$ channel and 10$^{-22}$ cm$^{3}$/s for the bb̅ channel.For the same mass, we constrain the lifetime of dark matter to be larger than 10$^{28}$ s for all channels studied, except for decaying exclusively to bb̅ where it is bounded to be larger than 10$^{27}$ s.Finally, we also search for evidence of astrophysical neutrinos scattering on galactic dark matter in two scenarios.For fermionic dark matter with a vector mediator, we constrain the dimensionless coupling associated with this interaction to be less than 0.1 for dark matter mass of 0.1 GeV and a mediator mass of 10$^{-4}$ GeV.In the case of scalar dark matter with a fermionic mediator, we constrain the coupling to be less than 0.1 for dark matter and mediator masses below 1 MeV.

Keyword(s): dark matter: leptonic decay ; muon: pair production ; bottom: pair production ; dark matter: annihilation ; neutrino: cosmic radiation ; galaxy: dark matter ; dark matter: signature ; dark matter: scalar ; fermion: dark matter ; dark matter: lifetime ; neutrino: interaction ; dark matter: mass ; dark matter: decay ; cross section: annihilation ; neutrino: scattering ; mediation ; IceCube ; anisotropy ; coupling constant: upper limit ; experimental results ; dark matter experiments ; neutrino astronomy ; neutrino experiments ; ultra high energy photons and neutrinos

Classification:

ddc:530

Note: 28 pages, 8 figures

Contributing Institute(s):

Neutrinoteleskop (ZEU-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 2023

Database coverage:
Medline

;

;

; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Essential Science Indicators ; IF >= 5 ; JCR ; National-Konsortium ; SCOPUS ; 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 > ZEU-ICE
Document types > Articles > Journal Article
Public records
Publications database
OpenAccess

Linked articles:

Preprint Abbasi, R. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; et al
Searches for Connections between Dark Matter and High-Energy Neutrinos with IceCube
[10.3204/PUBDB-2023-00176] OpenAccess Files Fulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

Record created 2024-01-12, last modified 2025-07-24

Similar records

OpenAccess:

PDF

PDF (PDFA)
(additional files)
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