利用未来直接暗物质探测实验撒下宽广的信号网
高能物理 - 唯象学
2019-03-01 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
随着暗物质（DM）直接探测实验灵敏度的持续提升，它们将不可避免地遭遇由相干中微子散射引起的不可约本底。这一所谓的“中微子地板”可能显著降低实验对 DM-核相互作用的灵敏度，特别是当本底的中微子反冲谱与 DM 信号近似简并时。这在传统考虑的自旋无关（SI）或自旋相关（SD）相互作用中会发生。在此情形下，实验曝光量提升多个数量级可能也无法带来灵敏度的显著改善。然而，通常考虑的 SI 和 SD 相互作用并不能充分反映具有充分动机的 DM 模型的整体图景，后者还包含其他相互作用。由于粒子 DM 尚未在实验室中被探测到，理解和最大化针对多种可能模型与信号特征的探测能力至关重要。本工作中，我们探讨了各类中微子源产生的本底对一大类可行 DM-核相互作用及若干具有不同靶元素、潜在未来实验设定下 DM 信号发现潜力的影响。对于某些动量压低截面、大 DM 粒子质量及较重靶材，我们发现中微子本底不会抑制发现极限。进一步，我们明确证明非弹性散射（可能出现在多组分暗 sector 的模型中）有助于解除与中微子地板相关的信号简并。本研究可协助规划下一代实验的最优 DM 探测策略。
引用
@article{arxiv.1804.01638,
title = {Casting a Wide Signal Net with Future Direct Dark Matter Detection Experiments},
author = {Graciela B. Gelmini and Volodymyr Takhistov and Samuel J. Witte},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.01638},
year = {2019}
}
备注
65 pages, 16 figures, 16 tables; v3: added erratum, main results and conclusions unchanged