用球形正比计数器推动轻暗物质-电子散射搜寻
高能物理 - 唯象学
2023-03-07 v3 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
采用球形正比计数器(SPC)的暗物质(DM)探测器已展示出单电子探测阈值，并预计具有低本底率。我们在DarkSphere(一个300 cm直径全电铸SPC的提案)背景下探索SPC探测器对DM-电子散射的灵敏度。SPC可使用不同气体运行，因此我们研究了五个靶标的灵敏度：氦、氖、氙、甲烷和异丁烷。我们利用量子化学工具建模原子与分子系统，并计算预期的DM诱导事件率。我们发现DarkSphere有潜力将当前对高于4 MeV的DM质量排除极限改进多达五个数量级。氖是最佳全能气体靶标，并对轻重介质情形均提供良好灵敏度。将甲烷或异丁烷添加至惰性气体的气体混合物可扩展在低质量端的灵敏度。我们的研究凸显了SPC目前在搜寻MeV至GeV DM质量范围DM-电子散射中尚未开发的潜力。
引用
@article{arxiv.2110.02985,
title = {Fuelling the search for light dark matter-electron scattering with spherical proportional counters},
author = {Louis Hamaide and Christopher McCabe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.02985},
year = {2023}
}
备注
24 pages, 13 figures. v2: Changes to align with arXiv:2301.05183 [hep-ex], and new appendices. v3: Matches published version