向量暗物质-原子散射在有效场论中的系统性调查
高能物理 - 唯象学
2026-02-12 v3
摘要
本文系统性地调查了在有效场论（EFT）框架下，关于自旋为1的暗物质-原子散射的一般情况。我们考虑了暗物质与原子及夸克之间的非相对论（NR）和相对论 EFT 描述。在 NREFT 框架中，我们列出了自旋为1的暗物质耦合到原子的所有 NR 算子，并计算了它们对暗物质响应函数的贡献。接下来，我们考虑暗物质与轻夸克和光子之间的所有可能的领先阶相对论 EFT 算子，并进行 NR 简化以将其匹配到 NREFT。我们随后从这些相互作用中推导核散射率，并利用最新的暗物质直接探测数据（包括核反弹和米格尔效应）来约束所有这些 EFT 算子及暗物质电磁性质。我们发现弹性核反弹数据（来自 PandaX-4T、XENONnT、LZ 和 DarkSide-50）在暗物质质量数十 GeV以上设置严格的 EFT 系数约束，而米格尔效应数据集（来自 PandaX-4T、XENONnT 和 DarkSide-50）可探测暗物质质量最低可达 20 MeV。最后，我们构建了一个 UV 完备模型，可提供复杂自旋为1的暗物质候选者，同时生成本文讨论的暗物质-夸克/光子算子。
引用
@article{arxiv.2501.13501,
title = {A systematic investigation on vector dark matter-nucleus scattering in effective field theories},
author = {Jin-Han Liang and Yi Liao and Xiao-Dong Ma and Hao-Lin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.13501},
year = {2026}
}
备注
v3: 37 pages, 9 figures. We have corrected some errors in Eq. (3.10) and updated related plots, although the numerical impact is minor and physical conclusions are not affected