XENON1T 中的电子反冲事件超出

我们报告了利用 XENON1T 探测器记录的低能电子反冲数据搜寻新物理的结果。在 1 至 30 keV 之间具有 0.65 t·y 曝光量和低至前所未有的 $76\pm2$ 事件/(t·y·keV) 本底率的数据,使得对太阳轴子、增强的中微子磁矩以及玻色子暗物质的高灵敏度搜寻成为可能。在低能区观测到超出已知本底的超出,并在 2 至 3 keV 之间最为显著。太阳轴子模型的显著性为 3.4$\sigma$,并给出了轴子与电子、光子和核子耦合的 3D 90% 置信曲面。该曲面内接于由 $g_{ae}<3.8 \times 10^{-12}$、$g_{ae}g_{an}^{eff}<4.8\times 10^{-18}$ 和 $g_{ae}g_{a\gamma}<7.7\times10^{-22} GeV^{-1}$ 定义的长方体,并排除 $g_{ae}=0$ 或 $g_{ae}g_{a\gamma}=g_{ae}g_{an}^{eff}=0$。中微子磁矩信号同样以 3.2$\sigma$ 优于本底,并给出了 $\mu_{\nu} \in (1.4,2.9)\times10^{-11}\mu_B$(90% C.L.)的置信区间。两个结果都与恒星约束强烈矛盾。该超出也可由氚的 $\beta$ 衰变以 3.2$\sigma$ 解释,其痕量既无法用当前对其产生和去除机制的认知来确认也无法排除。若在拟合中包含无约束的氚成分,太阳轴子和中微子磁矩假设的显著性分别降至 2.0$\sigma$ 和 0.9$\sigma$。对于玻色子暗物质,该超出倾向于在 ($2.3\pm0.2$) keV(68% C.L.)处的单能峰,具有 3.0$\sigma$ 全局(4.0$\sigma$ 局部)显著性。我们还考虑了 $^{37}$Ar 可能存在于探测器中并产生 2.82 keV 峰的可能性。与氚相反,$^{37}$Ar 的浓度可被严格约束,并发现其可忽略不计。