来自芳香族有机靶标的暗物质-电子散射
高能物理 - 唯象学
2020-03-11 v1 高能物理 - 实验
摘要
与电子相互作用的亚 GeV 暗物质（DM）可在散射事件中激发占据分子轨道的电子。特别地，苯或二甲苯等芳香族化合物具有几 eV 的电子激发能，使其对低至几 MeV 的 DM 敏感。这些化合物常作为有机闪烁体中的溶剂，其退激过程产生一个光子，该光子传播直至被稀氟吸收并再发射。氟的光发射不被主体吸收，而是由光电倍增管等光子探测器探测到。我们发展了芳香族有机分子中 DM-电子散射的形式体系，计算了 p-二甲苯中的预期速率，并将该计算应用于现有的低本底 EJ-301 闪烁体池单光电子发射速率测量。尽管该测量在浅地下实验室、极小覆盖层下完成，从这些数据提取的 DM-电子散射限制已在 3-100 MeV DM 质量区间接近领先约束。我们讨论了该直接探测技术演进中可能的下一步：使用可扩展有机闪烁体于固态或液晶相，并与半导体光探测器结合，通过方向性信号信息与潜在更低暗计数率提升灵敏度。
引用
@article{arxiv.1912.02822,
title = {Dark Matter-Electron Scattering from Aromatic Organic Targets},
author = {Carlos Blanco and J. I. Collar and Yonatan Kahn and Benjamin Lillard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.02822},
year = {2020}
}