在直接探测实验中整合暗物质天体物理学

我们研究了正在 Sanford Underground Laboratory 建设的无中微子双贝塔衰变实验 MAJORANA DEMONSTRATOR 作为轻质量弱相互作用大质量粒子（WIMP）探测器的能力。对于接近当前实验界限的截面，MAJORANA DEMONSTRATOR 应能收集数百甚至数千个反冲事件。这开启了直接从数据中同时确定暗物质物理性质及其本地速度分布的可能性。我们分析了这种可能性，发现允许暗物质速度分布浮动会显著恶化 WIMP 质量的测定。这一结果归因于此前未被探索的 WIMP 质量与速度弥散之间的简并性。我们使用等温分布和 Via Lactea II 速度分布模拟了能谱，并评论了星流的可能影响。我们得出结论，了解暗物质速度分布将极大地促进轻质量 WIMP 的质量和截面测定。