广义自旋相关 WIMP-核相互作用与 DAMA 调制效应

在非相对论有效场论 (EFT) 的指导下，我们对费米子弱相互作用大质量粒子 (WIMP) 与原子核之间最一般的自旋相关相互作用进行了分类，并在这类模型中，利用与晕无关的方法，讨论了用 WIMP 弹性散射信号来解释 DAMA 调制结果的可行性。我们发现，尽管几种相对论性 EFT 可以导致自旋相关截面，在某些情况下还显式地、不可忽略地依赖于 WIMP 入射速度，但在非相对论极限下可以挑出三种主要情形，它们大致涵盖了所有这些 EFT，且仅依赖于转移动量的方式不同。对于其中两种情形，DAMA 与其他限制之间的相容性在 WIMP 质量低于 30 GeV 时是可能的，但仅限于我们银河系晕中的 WIMP 速度分布偏离麦克斯韦分布的情况。这是通过将 WIMP 与中子的有效耦合抑制（以规避来自氙和锗探测器的限制）与截面对于转移动量的显式二次或四次依赖（这导致 DAMA 中钠的预期速率相对于液滴探测器和气泡室中氟的预期速率有所增强）相结合而实现的。对于更大的 WIMP 质量，相同情形被 COUPP 中碘的散射所排除。