直接暗物质探测的通用分析：从微观物理到观测特征
高能物理 - 唯象学
2015-09-23 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
核实验
核理论
摘要
从使用完全通用的洛伦兹不变且可重整化的拉格朗日量构建的自旋-0、自旋- 和自旋-1 暗物质候选者的简化模型出发，我们推导了与暗物质直接探测相关的完整非相对论算符和核矩阵元集合，并利用这些算符计算在各种靶核上散射的速率和反冲能谱。这使我们能够探索从直接探测实验可能获得的高能物理约束、存在的简并、哪些算符是普遍存在的以及哪些是不太可能或次主导的。我们发现存在对所有自旋共同的算符，也存在仅属于自旋- 和自旋-1 特有的算符，并阐明了两个先前未被考虑的新算符。此外，我们展示了如果使用多个靶核，反冲能谱如何能够区分基本微观物理。我们的工作为采用通用基本暗物质理论并计算直接探测实验中的速率提供了一份完整路线图。这为设计实验的实验家和开发新暗物质模型的理论家提供了有用指南。
引用
@article{arxiv.1505.03117,
title = {A General Analysis of Direct Dark Matter Detection: From Microphysics to Observational Signatures},
author = {James B. Dent and Lawrence M. Krauss and Jayden L. Newstead and Subir Sabharwal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.03117},
year = {2015}
}
备注
37 pages, six figures, submitted to Phys. Rev. D