直接探测实验中对费米子暗物质-夸克张量相互作用的全面约束

有效场论（EFT）为解释暗物质（DM）直接探测实验的结果提供了一个不依赖于模型的框架。在本研究中，我们证明两个费米子 DM-夸克张量算符 $(\bar{\chi} i\sigma^{\mu\nu} \gamma^5 \chi) (\bar{q} \sigma_{\mu\nu}q)$ 和 $(\bar{\chi} \sigma^{\mu\nu} \chi) (\bar{q} \sigma_{\mu\nu} q)$，除了已被充分研究的接触 DM-核子算符外，还可通过非微扰 QCD 效应对 DM 的电偶极矩和磁偶极矩产生贡献。随后，我们利用 XENON1T 的核反冲和 Migdal 效应数据，通过同时考虑接触贡献和偶极贡献来研究对这两个算符的约束。我们还重新诠释了从各种直接探测实验的电子和核反冲测量中得出的、对 DM 偶极算符的现有界限，将其转化为对这两个张量算符的约束。对于 $m_\chi \lesssim 1\,\rm GeV$，我们的结果将 DM-夸克张量算符约束的覆盖范围显著扩展到低至 $5\,\rm MeV$ 的质量，其界限比仅考虑接触相互作用的 Migdal 效应所得结果高出约一个数量级。特别是，对于算符 $(\bar{\chi} \sigma^{\mu\nu}i\gamma_5 \chi) (\bar{q} \sigma_{\mu\nu}q)$，当 DM 质量 $m_\chi \gtrsim 10\,\rm GeV$ 时，最新的 PandaX 对 DM 电偶极矩的约束给出了比先前直接探测极限更严格的界限。