一项用于缪子层析成像与暗物质搜寻的 PKU-Muon 实验方案
高能物理 - 实验
2025-06-24 v3 高能物理 - 唯象学
应用物理
仪器与探测器
摘要
我们提出了一套新方法，通过轻质量暗物质与丰富的大气缪子或加速器束流的散射来直接探测暗物质。首先，我们计划利用自由宇宙线缪子在由径迹探测器包围的体积内与暗物质相互作用，以追踪暗物质与缪子之间可能的相互作用。其次，我们将把我们的装置与国内或国际的缪子束流对接。由于缪子强度大得多且束流聚焦，我们预期探测器可以做得更加紧凑，从而提高暗物质搜寻的灵敏度。此外，我们将精确测量山地或海平面处宇宙线缪子的方向分布，其差异可能揭示地球附近暗物质分布的可能信息。具体而言，我们的方法对于具有缪子亲和性或因某种机制而减速的“奇异”暗物质具有优势，对暗物质与缪子散射截面的灵敏度可达微靶恩（microbarn）量级。
引用
@article{arxiv.2402.13483,
title = {A proposed PKU-Muon experiment for muon tomography and dark matter search},
author = {Xudong Yu and Zijian Wang and Cheng-en Liu and Yiqing Feng and Jinning Li and Xinyue Geng and Yimeng Zhang and Leyun Gao and Ruobing Jiang and Youpeng Wu and Chen Zhou and Qite Li and Siguang Wang and Yong Ban and Yajun Mao and Qiang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.13483},
year = {2025}
}
备注
Added a few sentences to highlight that our methods can have advantages over exotic dark matters which are either muon-philic or slowed down due to some mechanism