利用闪烁靶直接探测亚GeV暗物质
高能物理 - 唯象学
2017-08-02 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
我们描述了一种搜寻MeV到GeV质量暗物质的新型方法，其中暗物质与闪烁靶中的电子散射。电子的激发和随后的退激发产生一个或多个光子，可被低温低噪声光电探测器阵列探测，如跃迁边缘传感器(TES)或微波动力学电感器件(MKID)。闪烁体可能比其它搜寻亚GeV DM低电离信号的实验有显著优势。首先，探测一个或多个光子可能在技术上更容易。其次，由于探测光子不需要电场，模仿DM信号的暗计数可能少得多。我们讨论了各种靶选择，但重点计算三种闪烁晶体——碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)和砷化镓(GaAs)中预期的暗物质-电子散射率。其中，GaAs的带隙最低(1.52 eV)，相比NaI(5.9 eV)或CsI(6.4 eV)，使其能探测可能低至~0.5 MeV的暗物质质量，而NaI或CsI为~1.5 MeV。我们将这些散射率与硅(Si)和锗(Ge)中预期的进行比较。提出的实验概念提供了对现有努力的重要互补路径，其潜在优势可能使其成为对低至MeV质量的DM最灵敏的直接探测探针。
引用
@article{arxiv.1607.01009,
title = {Direct Detection of sub-GeV Dark Matter with Scintillating Targets},
author = {Stephen Derenzo and Rouven Essig and Andrea Massari and Adrían Soto and Tien-Tien Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.01009},
year = {2017}
}
备注
5 pages + 8 pages of supplementary materials & references, 5 figures, 3 tables