Search for neutrinos from decaying dark matter with IceCube: IceCube Collaboration

Journal Article · 01 October 2018 · European Physical Journal. C, Particles and Fields

DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-6273-3 · OSTI ID:1542324

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.

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.

• Research Organization: Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States)
• Sponsoring Organization: Australian Research Council (ARC); Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Japan Society for Promotion of Science (JSPS); National Research Foundation of Korea (NRF); National Science Foundation (NSF); Swiss National Science Foundation (SNSF); USDOE Office of Science (SC)
• Contributing Organization: IceCube Collaboration
• Grant/Contract Number: AC02-05CH11231
• OSTI ID: 1542324
• Journal Information: European Physical Journal. C, Particles and Fields, Journal Name: European Physical Journal. C, Particles and Fields Journal Issue: 10 Vol. 78; ISSN 1434-6044
• Publisher: SpringerCopyright Statement
• Country of Publication: United States
• Language: English