利用分子激发直接探测亚 GeV 暗物质与核的自旋（无）关散射
高能物理 - 唯象学
2019-11-20 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
我们提出一种新颖的直接探测概念，用于搜寻质量为 100~keV 至 100~MeV 的暗物质。此类暗物质可与气体中的分子散射，并将其动能的 部分转移以激发振动与转动态。被激发的转振动模式迅速弛豫并产生壮观的多红外光子信号，可被超高灵敏度光电探测器观测。我们详细讨论以一氧化碳分子为目标的气体靶，其即使在相对较低温度与较高蒸气压下也能实现高效光子发射。所发射光子能量处于 180~meV 至 265~meV 范围。通过混合不同同位素的一氧化碳分子（包括含奇数中子者），我们获得了对自旋无关相互作用及与中子的自旋相关相互作用的灵敏度。我们还考虑了氟化氢、溴化氢与氢化钪分子，它们各自提供与质子的自旋相关相互作用的灵敏度。所提出的探测概念可由近期技术实现，并允许探索数量级的新暗物质参数空间。
引用
@article{arxiv.1907.07682,
title = {Direct Detection of Spin-(In)dependent Nuclear Scattering of Sub-GeV Dark Matter Using Molecular Excitations},
author = {Rouven Essig and Jesús Pérez-Ríos and Harikrishnan Ramani and Oren Slone},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.07682},
year = {2019}
}