非弹性暗物质与晕无关界限

我们讨论非弹性暗物质（IDM）情景下的晕无关约束，其中质量为 $m_\chi$ 的弱相互作用大质量粒子（WIMP）态 $\chi$ 通过与核靶相互作用上散转为质量为 $m_\chi+\delta$ 的较重态 $\chi^{\prime}$。为此我们采用单流方法，该方法利用直接探测（DD）与太阳俘获的互补性，将实验灵敏度扩展至完整的入射 WIMP 速度范围。我们表明非零质量分裂 $\delta$ 会改变该范围，且对于特定的 $m_\chi$ 与 $\delta$ 组合，方法所需的两种探测技术间的互补性会丧失。具体而言，假设银河系逃逸速度 $u_{esc}$ 的参考值 $u_{esc}^{ref}$ = 560 km/s，当自旋无关相互作用时 $\delta\lesssim$ 510 keV、自旋相关相互作用时 $\delta\lesssim$ 245 keV（当 $u_{esc}>u_{esc}^{ref}$ 时自旋无关值略降至 $\delta\lesssim$ 490 keV）可给出晕无关界限。在低质量区，太阳俘获给出的界限总是比 DD 更严格，且单独就足以提供晕无关约束；而对于大 WIMP 质量，晕无关界限由太阳俘获与 DD 共同给出。我们还发现，对于 $u_{esc}$ = $u_{esc}^{ref}$，除非 DD 所用靶质量大于驱动太阳俘获的靶质量约四倍，否则 DD 在确定可能存在晕无关界限的最大 $\delta$ 值中不起作用。我们还讨论了 IDM 在太阳内的热化问题，并表明其对我们结果的影响轻微。