电磁相互作用超重暗物质的直接探测
高能物理 - 唯象学
2025-09-30 v1
摘要
在天文学探测极限以下的水平，粒子暗物质可能通过光子与标准模型状态发生相互作用。我们推导了直接探测实验对算符维度至 6 的光子介导核相互作用的限制，即通过毫电荷、电荷半径、电和磁偶极矩以及各向异性极矩，直至暗物质质量 GeV，此时探测器变为通量受限状态。我们推导了 XENON1T、XENONnT、LZ、PANDAX-II、PANDAX-4T、DarkSide-50、DEAP-3600、PICO-60 和 CDMS-II 的约束，并估计了 DarkSide-20k、DARWIN/XLZD、PANDAX-xT 和 Argo 等数十吨级实验的未来灵敏度。我们特别关注了毫电荷暗物质，通过推导其电荷灵敏度的上限，约束了新的参数空间，该上限源于液氩和气泡室探测器中使用的核反冲与电子反冲鉴别。这一结果超越了此前由电子反冲否决在液氙和半导体探测器中确定的上限。特别是，PICO-60 带来的上限闭合了 GeV 以下暗物质质量直接探测与中微子实验限制之间的大片空白。
引用
@article{arxiv.2509.24938,
title = {Direct detection of electromagnetically interacting ultraheavy dark matter},
author = {Jason Kumar and Biprajit Mondal and Girish Muralidhara and Nirmal Raj},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.24938},
year = {2025}
}
备注
5 pages revtex + references, 2 figures, 1 table