非弹性暗物质散射的电磁信号
高能物理 - 唯象学
2021-09-03 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
与标准模型热接触的轻暗 sector 自然产生观测到的遗迹暗物质丰度，并且是广泛实验搜索计划的目标。一个关键的轻暗 sector 模型是以暗光子为媒介的赝 Dirac 费米子。费米子激发态的动力学常被忽略。我们考虑了产生 nontrivial 丰度激发态、且其后续退激在直接探测实验中产生有趣电磁信号的情景。我们研究了三种布居激发态的机制：原初激发组分、在太阳中上散射产生的组分，以及在地球中上散射产生的组分。我们发现原初激发态的分数丰度在早期宇宙中通常被指数级耗尽至极小分数。尽管如此，该丰度仍可在当前暗物质搜索中产生可观测信号。具有热截面及更高截面的 MeV 尺度暗物质可通过在太阳中激发后的下散射来探测。GeV 尺度暗物质在地球中的上散射可在当前及未来的地面实验和 X 射线观测中产生信号。我们就这些情景与近期 XENON1T 中超出事件的可能关联作了评述。
引用
@article{arxiv.2006.13918,
title = {Electromagnetic Signals of Inelastic Dark Matter Scattering},
author = {Masha Baryakhtar and Asher Berlin and Hongwan Liu and Neal Weiner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13918},
year = {2021}
}
备注
25 pages, 7 figures. v2: clarifications and minor updates to analysis, results unchanged