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使用古代探测器直接探测宇宙墙

高能物理 - 唯象学 2025-05-22 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

古代探测器是一种新兴的暗物质探测技术,利用古老矿物作为被动的时间积分探测器。与传统的实时实验不同,它们寻找永久性损伤痕迹——通常长度为几十纳米到几微米——这些损伤痕迹由极少数粒子相互作用留下在晶体格子中,最著名的是累积数十亿年历史的暗物质诱导的核复位。本文提出了一种直接探测宇宙墙的策略——即由晚期一次阶跃相变产生的气泡墙或尺度规模下的域墙——并将古代探测器作为靶标介质。由于预计宇宙墙最多以 O(1)\mathcal{O}(1) 的速度穿越地球,古老且持续暴露于环境中的探测器是唯一可行的直接观测方式。通过计算靶标复位,我发现 smoking-gun 信号将是全球范围内在墙穿越时代之前的矿物中发现平行损伤痕迹。我通过假设墙在最近 0.5 十亿年内穿越地球,推导出墙-靶标耦合的限制。我还提到了一种通过诱导宇宙射线来间接探测超相对论性宇宙墙的新方法。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.15764,
  title  = {Direct Detection of Cosmic Walls with Paleo Detectors},
  author = {Wen Yin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.15764},
  year   = {2025}
}

备注

20pages, 11figures