超越暗光子模型的材料中暗物质-电子相互作用
高能物理 - 唯象学
2023-04-05 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
近年来，通过地下探测器中的电子跃迁搜寻亚 GeV 暗物质（DM）粒子引起了广泛的理论与实验关注。该领域一个尚未解决的问题是，实验结果是否通常可以在如下框架中解释：探测器材料对外部 DM 探针的响应由单一的电离或晶体形状因子描述，正如所谓暗光子模型所预期的那样。此处，电离和晶体形状因子是材料响应函数的例子：初态和末态电子波函数的相互作用特定积分。在这项工作中，我们通过对自旋为 0、1/2 和 1 的 DM 的广泛模型所诱导的材料响应函数进行系统分类来解决这一问题。我们发现了若干例子，其中对 DM 直接探测实验中电子跃迁速率的准确描述需要超出暗光子模型预期的材料响应函数。这具体说明了完全基于标准电离和晶体形状因子的框架的局限性，并指出近期我们推进的基于通用响应函数的形式体系之必要性 [1,2]。对于需要非标准原子和晶体响应函数的模型，我们使用 [1,2] 的响应函数计算原子和晶体探测器中 DM 诱导的电子跃迁速率，并根据 XENON10、XENON1T、EDELWEISS 和 SENSEI 报告的零结果给出 DM-电子相互作用强度的 90% 置信水平排除限。
引用
@article{arxiv.2210.07305,
title = {Dark matter - electron interactions in materials beyond the dark photon model},
author = {Riccardo Catena and Daniel Cole and Timon Emken and Marek Matas and Nicola Spaldin and Walter Tarantino and Einar Urdshals},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.07305},
year = {2023}
}
备注
35 pages, 6 figures