Limits on GeV-scale WIMP Annihilation in Dwarf Spheroidals with IceCube DeepCore

Abbasi, R.; Hill, G. C.; Krieger, N.; Koirala, R.; Shah, R.; Sandrock, A.; Conrad, J. M.; Spannfellner, C.; Huber, T.; Durnford, D.; Procter-Murphy, R.; Sommani, G.; Przybylski, G. T.; Yildizci, E.; Snihur, R.; Dueser, L.; Seunarine, S.; Finley, C.; Moore, R. W.; Rawlins, K.; Delmeulle, T.; Kamp, N.; Jin, M.; Hymon, K.; Amin, N. M.; Weyrauch, M.; Haack, C.; Vaidyanathan, A.; Bash, S.; Thompson, W. G.; Ahlers, M.; Eldridge, C.; Montaruli, T.; Schröder, F. G.; Naumann, U.; Necker, J.; Pernice, T.; Thwaites, J.; Nakos, M.; Ruohan, L.; Ruhe, T.; Kozynets, T.; Burley, R. T.; Makino, Y.; Obertacke, A.; Zegarelli, A.; Lyu, Y.; Reistroffer, I.; Ryckbosch, D.; Rhode, W.; Butterfield, D.; Bloom, L.; Niederhausen, H.; Dutta, K.; Beise, J.; Kiryluk, J.; Soldin, P.; Schindler, S.; Jansson, M.; Griswold, S.; Santander, M.; Book Motzkin, J. Y.; Domi, A.; Alameddine, J. M.; Agarwalla, S. K.; Wolf, M.; Koundal, P.; Sarkar, S.; Soedingrekso, J.; Roberts, E. J.; Jeong, M.; Fazely, A. R.; Esmail, W.; Klein, C.; DiKerby, S.; Schlüter, F.; Mechbal, S.; van Santen, J.; Krupczak, E.; Macdonald, M.; Ehrhardt, T.; Behrens, P.; Collin, G. H.; Vereecken, M.; Gutjahr, P.; Spiering, C.; Mondal, S.; O'Dell, V.; Parenti, A.; Upadhyay, A. K.; Zhang, S.; Madsen, J.; Kumar, A.; Merckx, Y.; Kheirandish, A.; Lazar, J. P.; Tilav, S.; Deng, S.; Balagopal V., A.; Warrick, E. H. S.; Raab, C.; Lucarelli, F.; Pries, B.; Resconi, E.; Parrish, V.; Kelley, J. L.; Ganster, E.; Dittmer, M.; Krishnamoorthi, J.; Pandya, H.; Bontempo, F.; Engel, R.; Hickford, S.; Popovych, Y.; Blot, S.; Stamatikos, M.; Aguilar, J. A.; Kardum, L.; Shimizu, N.; Kravka, A.; Halzen, F.; Desiati, P.; Mauro, J.; Liu, Y. T.; Shah, S.; Andeen, K.; Schumacher, L.; Hewett, R.; Kolanoski, H.; Poojyam, V.; Luszczak, W.; McNally, F.; Mand, A.; Thiesmeyer, M.; Adams, J.; Sclafani, S.; Ellinger, E.; Khatee Zathul, A.; Van Rootselaar, L.; Mayhew, F.; Ha Minh, M.; Schlüter, B.; Medina, A.; Stezelberger, T.; Maruyama, R.; Draper, L.; Gualda, C. Lagunas; Sullivan, G. W.; Benkel, S.; Rehman, A.; Seen, L.; Grant, D.; Chirkin, D.; Schaufel, M.; Riedel, B.; Argüelles, C.; Hennig, L.; Hooper, D.; Morii, Y.; Pyras, L.; Rodriguez, M. Prado; Köpke, L.; Upshaw, K.; Hatch, P.; Varsi, F.; Karg, T.; Ali, S.; Kopper, C.; Taboada, I.; Hmaid, R.; Campana, M. A.; Mitchell, J.; Klein, S. R.; Hidvegi, A.; Mukherjee, T.; Lad, N.; Kurahashi, N.; Karle, A.; Marka, Z.; Novikov, A.; Groth, K. M.; Cowen, D. F.; Hamacher, L.; DeLaunay, J. J.; Chau, N.; Peterson, J.; Bernardini, E.; Katil, A.; Berley, D.; Chattopadhyay, S.; Neste, L.; Bai, X.; Liu, Q. R.; Schmeisser, N.; Wendt, C.; Hardin, J.; Ter-Antonyan, S.; Rack-Helleis, J.; Sevle Myhr, P. A.; Leonard DeHolton, K.; Young, R.; Lu, L.; Karl, M.; Schlickmann, L.; de Vries, K. D.; Fox, D.; Stanev, T.; Kang, W.; Rechav, Z.; Olivas, A.; Coleman, P.; Handt, M.; Van Eeden, T.; Eimer, A.; Zhelnin, P.; Skrzypek, B.; Janik, O.; Wrede, G.; Hellrung, J.; Harnisch, A. A.; Lauber, F.; Gerhardt, L.; Reusch, S.; Li, C.; Meier, M.; Salazar-Gallegos, D.; Haungs, A.; Yu, S.; Boscolo Meneguolo, C.; Hostert, M.; Braun, J.; Goswami, S.; Hori, S.; Clark, B. A.; Eller, P.; Paul, L.; Ding, T.; BenZvi, S.; DeYoung, T.; Thakuri, A.; Gallagher, J.; Yun-Cárcamo, S.; Orsoe, R.; Griffin, S.; de Wasseige, G.; Yu, F.; Walck, C.; Shefali, S.; Granados, A.; Garcia, A.; Botner, O.; Häußler, J.; Wiebusch, C. H.; Becker Tjus, J.; Witthaus, L.; Hanson, K.; Athanasiadou, S.; Xu, X. W.; Garg, G.; Halve, L.; Vijai, A.; Nisa, M. U.; Valtonen-Mattila, N.; Erpenbeck, H.; Marka, S.; Farrag, K.; Zilberman, P.; Hultqvist, K.; Fedynitch, A.; Noda, K.; Williams, D. R.; Stuttard, T.; Moyaux, E.; Evenson, P. A.; Ricca, L.; Rad, N.; Schmidt, T.; Hoshina, K.; Magnus, E.; Kowalski, M.; Fürst, P.; van Eijndhoven, N.; Böttcher, J.; Jurowitzki, A. Zander; Villarreal, J.; Feigl, N.; Chen, Z.; Rott, C.; Zhang, Z.; Hou, W.; Eulig, S.; Choi, S.; Connolly, A.; Axani, S. N.; Guevel, D.; Barwick, S. W.; Yuan, T.; Manao, E.; Rongen, M.; Günther, C.; Trettin, A.; Martinez-Soler, I.; Carloni, K.; Soldin, D.; Vandenbroucke, J.; Terliuk, A.; Kobayashi, Y.; Heuermann, L.; Carpio, J.; Ackermann, Markus; Molchany, L.; Schaile, P.; Stachurska, J.; Yanez, J. P.; Gray, S. J.; Werthebach, J.; Kun, E.; O'Sullivan, E.; Whitehorn, N.; Kappes, A.; Bellenghi, C.; DuVernois, M. A.; Krishnan, T.; Coleman, A.; Weaver, C.; Weigel, P.; Neumann, M.; Meagher, K.; Schwirn, S.; Veske, D.; Kang, D.; Heyer, N.; Eidenschink, L.; Mousadi, D.; Hrywniak, M.; Fischer, L.; Plum, M.; Bodo, I.; De Clercq, C.; Yoshida, S.; Hill, C.; Ha, C.; Rifaie, A.; Genton, E.; Borja, D. A. Coloma; Vara, J.; Vergara Carrasco, S.; Osborn, J.; Love, C.; Lin, C.; Scarnera, M.; Saffer, J.; Tollefson, K.; Fang, K.; Toscano, S.; Gonzalez, J. G.; Venugopal, M.; Naab, R.; Díaz-Vélez, J. C.; Fan, K. L.; Schieler, H.; Koskinen, D. J.; Liao, J.; Rosted, A.; Iwakiri, W.; Marten, L.; Beatty, J. J.; Franckowiak, A.; Liubarska, M.; Ashida, Y.; Brinson, B.; Jain, S.; Evans, J.; Spiczak, G. M.; Bay, R.; Khanal, M.; Elsässer, D.; Kimku, H.; Pérez de los Heros, C.; Moulai, M.; Henke, B.; Hallgren, A.; Petersen, T. C.; Sanger-Johnson, G.; Tosi, D.; Mancina, S.; Blaufuss, E.; Henningsen, F.; Stürwald, T.; Rho, C. D.; Paudel, E. N.; Böser, S.; Ravn, M.; Larson, M. J.; Jacquart, M.; Merten, L.; Sampathkumar, P.; Kruiswijk, K.; Babu, R.; Arnaud, L. Lallement; Seikh, M.; Baines-Holmes, J.; Ishihara, A.; Kochocki, A.; Kontrimas, T.; Hoffman, K. D.; Helbing, K.; Mosbrugger, A.; Mariş, I. C.; Kauer, M.; Brisson-Tsavoussis, Z.; Basu, V.; Fukami, S.; Park, N.; Weldert, J.; Ghadimi, A.; Pontén, A.; Wen, A. Y.; Delgado, D.; Wang, A.; Palusova, V.; Besson, D. Z.; Noell, A.; Valverde, J.; Leszczyńska, A.; Yao, Y.; Glüsenkamp, T.; Seckel, D.; Garcia, M.; Weindl, A.; Verpoest, S.

Preprint

PUBDB-2025-05403

Limits on GeV-scale WIMP Annihilation in Dwarf Spheroidals with IceCube DeepCore

Abbasi, R. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; Agarwalla, S. K. ; Aguilar, J. A. ; Ahlers, M. ; Alameddine, J. M. ; Ali, S. ; Amin, N. M. ; Andeen, K. ; Argüelles, C. ; Ashida, Y. ; Athanasiadou, S. ; Axani, S. N. ; Babu, R. ; Bai, X. ; Baines-Holmes, J. ; Balagopal V., A. ; Barwick, S. W. ; Bash, S. ; Basu, V. ; Bay, R. ; Beatty, J. J. ; Becker Tjus, J. ; Behrens, P. ; Beise, J. ; Bellenghi, C. ; Benkel, S. ; BenZvi, S. ; Berley, D. ; Bernardini, E. ; Besson, D. Z. ; Blaufuss, E. ; Bloom, L. ; Blot, S. ; Bodo, I. ; Bontempo, F. ; Book Motzkin, J. Y. ; Boscolo Meneguolo, C. ; Böser, S. ; Botner, O. ; Böttcher, J. ; Braun, J. ; Brinson, B. ; Brisson-Tsavoussis, Z. ; Burley, R. T. ; Butterfield, D. ; Campana, M. A. ; Carloni, K. ; Carpio, J. ; Chattopadhyay, S. ; Chau, N. ; Chen, Z. ; Chirkin, D. ; Choi, S. ; Clark, B. A. ; Coleman, A. ; Coleman, P. ; Collin, G. H. ; Borja, D. A. C. ; Connolly, A. ; Conrad, J. M. ; Cowen, D. F. ; De Clercq, C. ; DeLaunay, J. J. ; Delgado, D. ; Delmeulle, T. ; Deng, S. ; Desiati, P. ; de Vries, K. D. ; de Wasseige, G. ; DeYoung, T. ; Díaz-Vélez, J. C. ; DiKerby, S. ; Ding, T. ; Dittmer, M. ; Domi, A. ; Draper, L. ; Dueser, L. ; Durnford, D. ; Dutta, K. ; DuVernois, M. A. ; Ehrhardt, T. ; Eidenschink, L. ; Eimer, A. ; Eldridge, C. ; Eller, P. ; Ellinger, E. ; Elsässer, D. ; Engel, R. ; Erpenbeck, H. ; Esmail, W. ; Eulig, S. ; Evans, J. ; Evenson, P. A. ; Fan, K. L. ; Fang, K. ; Farrag, K. ; Fazely, A. R. ; Fedynitch, A. ; Feigl, N. ; Finley, C. ; Fischer, L. ; Fox, D. ; Franckowiak, A. ; Fukami, S. ; Fürst, P. ; Gallagher, J. ; Ganster, E. ; Garcia, A. ; Garcia, M. ; Garg, G. ; Genton, E. ; Gerhardt, L. ; Ghadimi, A. ; Glüsenkamp, T. ; Gonzalez, J. G. ; Goswami, S. ; Granados, A. ; Grant, D. ; Gray, S. J. ; Griffin, S. ; Griswold, S. ; Groth, K. M. ; Guevel, D. ; Günther, C. ; Gutjahr, P. ; Ha, C. ; Haack, C. ; Hallgren, A. ; Halve, L. ; Halzen, F. ; Hamacher, L. ; Ha Minh, M. ; Handt, M. ; Hanson, K. ; Hardin, J. ; Harnisch, A. A. ; Hatch, P. ; Haungs, A. ; Häußler, J. ; Helbing, K. ; Hellrung, J. ; Henke, B. ; Hennig, L. ; Henningsen, F. ; Heuermann, L. ; Hewett, R. ; Heyer, N. ; Hickford, S. ; Hidvegi, A. ; Hill, C. ; Hill, G. C. ; Hmaid, R. ; Hoffman, K. D. ; Hooper, D. ; Hori, S. ; Hoshina, K. ; Hostert, M. ; Hou, W. ; Hrywniak, M. ; Huber, T. ; Hultqvist, K. ; Hymon, K. ; Ishihara, A. ; Iwakiri, W. ; Jacquart, M. ; Jain, S. ; Janik, O. ; Jansson, M. ; Jeong, M. ; Jin, M. ; Kamp, N. ; Kang, D. ; Kang, W. ; Kappes, A. ; Kardum, L. ; Karg, T. ; Karl, M. ; Karle, A. ; Katil, A. ; Kauer, M. ; Kelley, J. L. ; Khanal, M. ; Khatee Zathul, A. ; Kheirandish, A. ; Kimku, H. ; Kiryluk, J. ; Klein, C. ; Klein, S. R. ; Kobayashi, Y. ; Kochocki, A. ; Koirala, R. ; Kolanoski, H. ; Kontrimas, T. ; Köpke, L. ; Kopper, C. ; Koskinen, D. J. ; Koundal, P. ; Kowalski, M. ; Kozynets, T. ; Kravka, A. ; Krieger, N. ; Krishnamoorthi, J. ; Krishnan, T. ; Kruiswijk, K. ; Krupczak, E. ; Kumar, A. ; Kun, E. ; Kurahashi, N. ; Lad, N. ; Gualda, C. L. ; Arnaud, L. L. ; Larson, M. J. ; Lauber, F. ; Lazar, J. P. ; Leonard DeHolton, K. ; Leszczyńska, A. ; Li, C. ; Liao, J. ; Lin, C. ; Liu, Q. R. ; Liu, Y. T. ; Liubarska, M. ; Love, C. ; Lu, L. ; Lucarelli, F. ; Luszczak, W. ; Lyu, Y. ; Macdonald, M. ; Madsen, J. ; Magnus, E. ; Makino, Y. ; Manao, E. ; Mancina, S. ; Mand, A. ; Mariş, I. C. ; Marka, S. ; Marka, Z. ; Marten, L. ; Martinez-Soler, I. ; Maruyama, R. ; Mauro, J. ; Mayhew, F. ; McNally, F. ; Meagher, K. ; Mechbal, S. ; Medina, A. ; Meier, M. ; Merckx, Y. ; Merten, L. ; Mitchell, J. ; Molchany, L. ; Mondal, S. ; Montaruli, T. ; Moore, R. W. ; Morii, Y. ; Mosbrugger, A. ; Moulai, M. ; Mousadi, D. ; Moyaux, E. ; Mukherjee, T. ; Naab, R. ; Nakos, M. ; Naumann, U. ; Necker, J. ; Neste, L. ; Neumann, M. ; Niederhausen, H. ; Nisa, M. U. ; Noda, K. ; Noell, A. ; Novikov, A. ; Obertacke, A. ; O'Dell, V. ; Olivas, A. ; Orsoe, R. ; Osborn, J. ; O'Sullivan, E. ; Palusova, V. ; Pandya, H. ; Parenti, A. ; Park, N. ; Parrish, V. ; Paudel, E. N. ; Paul, L. ; Pérez de los Heros, C. ; Pernice, T. ; Petersen, T. C. ; Peterson, J. ; Plum, M. ; Pontén, A. ; Poojyam, V. ; Popovych, Y. ; Rodriguez, M. P. ; Pries, B. ; Procter-Murphy, R. ; Przybylski, G. T. ; Pyras, L. ; Raab, C. ; Rack-Helleis, J. ; Rad, N. ; Ravn, M. ; Rawlins, K. ; Rechav, Z. ; Rehman, A. ; Reistroffer, I. ; Resconi, E. ; Reusch, S. ; Rho, C. D. ; Rhode, W. ; Ricca, L. ; Riedel, B. ; Rifaie, A. ; Roberts, E. J. ; Rongen, M. ; Rosted, A. ; Rott, C. ; Ruhe, T. ; Ruohan, L. ; Ryckbosch, D. ; Saffer, J. ; Salazar-Gallegos, D. ; Sampathkumar, P. ; Sandrock, A. ; Sanger-Johnson, G. ; Santander, M. ; Sarkar, S. ; Scarnera, M. ; Schaile, P. ; Schaufel, M. ; Schieler, H. ; Schindler, S. ; Schlickmann, L. ; Schlüter, B. ; Schlüter, F. ; Schmeisser, N. ; Schmidt, T. ; Schröder, F. G. ; Schumacher, L. ; Schwirn, S. ; Sclafani, S. ; Seckel, D. ; Seen, L. ; Seikh, M. ; Seunarine, S. ; Sevle Myhr, P. A. ; Shah, R. ; Shah, S. ; Shefali, S. ; Shimizu, N. ; Skrzypek, B. ; Snihur, R. ; Soedingrekso, J. ; Soldin, D. ; Soldin, P. ; Sommani, G. ; Spannfellner, C. ; Spiczak, G. M. ; Spiering, C. ; Stachurska, J. ; Stamatikos, M. ; Stanev, T. ; Stezelberger, T. ; Stürwald, T. ; Stuttard, T. ; Sullivan, G. W. ; Taboada, I. ; Ter-Antonyan, S. ; Terliuk, A. ; Thakuri, A. ; Thiesmeyer, M. ; Thompson, W. G. ; Thwaites, J. ; Tilav, S. ; Tollefson, K. ; Toscano, S. ; Tosi, D. ; Trettin, A. ; Upadhyay, A. K. ; Upshaw, K. ; Vaidyanathan, A. ; Valtonen-Mattila, N. ; Valverde, J. ; Vandenbroucke, J. ; Van Eeden, T. ; van Eijndhoven, N. ; Van Rootselaar, L. ; van Santen, J. ; Vara, J. ; Varsi, F. ; Venugopal, M. ; Vereecken, M. ; Vergara Carrasco, S. ; Verpoest, S. ; Veske, D. ; Vijai, A. ; Villarreal, J. ; Walck, C. ; Wang, A. ; Warrick, E. H. S. ; Weaver, C. ; Weigel, P. ; Weindl, A. ; Weldert, J. ; Wen, A. Y. ; Wendt, C. ; Werthebach, J. ; Weyrauch, M. ; Whitehorn, N. ; Wiebusch, C. H. ; Williams, D. R. ; Witthaus, L. ; Wolf, M. ; Wrede, G. ; Xu, X. W. ; Yanez, J. P. ; Yao, Y. ; Yildizci, E. ; Yoshida, S. ; Young, R. ; Yu, F. ; Yu, S. ; Yuan, T. ; Yun-Cárcamo, S. ; Jurowitzki, A. Z. ; Zegarelli, A. ; Zhang, S. ; Zhang, Z. ; Zhelnin, P. ; Zilberman, P.

2025

This record in other databases:

Report No.: arXiv:2511.19385

Abstract: Dark matter is approximately five times more abundant than baryonic matter in the universe, but its physical nature continues to elude physicists. One potential candidate for dark matter is a weakly-interacting massive particle (WIMP), which is predicted by various extensions to the Standard Model (SM) of particle physics. After becoming gravitationally bound in cosmic structures, WIMPs can self-annihilate and produce SM particles including neutrinos, which are observable by detectors like IceCube. We present a search for neutrinos from low-mass $(\leq 300 \, \mathrm{GeV})$ WIMP annihilation in dwarf spheroidal galaxies with over seven years of IceCube livetime. We find no statistically significant evidence of neutrinos produced by WIMP annihilation, and therefore set upper limits on the velocity-averaged annihilation cross section $\left<σv\right>$. Our strongest upper limits at the 90% confidence level are $\mathcal{O}\!\left(10^{-22} \, \mathrm{{cm}^{3} \, s^{-1}}\right)$ for WIMP annihilation directly into neutrino-antineutrino pairs. For our least sensitive channel, the corresponding limits are $\mathcal{O}\!\left(10^{-20} \, \mathrm{{cm}^{3} \, s^{-1}}\right)$, which is an improvement of over two orders of magnitude over previous IceCube limits from dwarf galaxies at the upper end of our mass range.

Note: 22 pages, 14 figures, 3 tables. Submitted to PRD. Comments welcome!

Contributing Institute(s):