利用锗探测器区分隐藏区暗物质与轻质量 WIMP

为了解释 DAMA、CoGeNT 和 CRESST-II 的数据，人们提出了轻质量 WIMP 暗物质和隐藏区暗物质。这两种方案都涉及暗物质粒子在原子核上的自旋无关弹性散射。轻质量 WIMP 暗物质 invoking 单一粒子种类，通过接触相互作用与普通物质相互作用。相比之下，隐藏区暗物质通常是多组分的，并假设通过交换无质量媒介子进行相互作用。因此，这种隐藏区暗物质预测了急剧上升的核反冲谱 $dR/dE_R \sim 1/E_R^2$，而 WIMP 暗物质预测的谱则敏感地依赖于 WIMP 质量 $m_\chi$。我们比较并对比了 CoGeNT 低能过剩这两种截然不同的可能起源。在相关能量范围内，只要 $m_\chi \simeq 8.5$ GeV（接近从 CoGeNT 和 CDMS 低能数据拟合中 favored 的值），这两种理论预测的反冲谱大致吻合。包括 C-4、CDEX 和 MAJORANA 演示器在内的未来实验，预计将对低能锗反冲谱（包括年调制振幅）提供相当精确的测量，从而区分这两种理论可能性。