慢速重粒子（包括暗物质）引起的原子电离
原子物理
2016-01-14 v3 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
原子和分子在慢速重粒子与束缚电子散射过程中可能发生电离。这种涉及轻子亲和型弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的相互作用，为 DAMA 暗物质直接探测实验 [R. Bernabei et al., Eur. Phys. J. C 73, 2648 (2013)] 中反常的 9 sigma 年度调制提供了一个有前景的可能解释。我们通过证明玻恩近似（Born approximation）等价于慢速运动 WIMPs 导致原子电离的半经典绝热处理，展示了该近似对此类相互作用的适用性。传统观念认为此类过程的电离概率应呈指数级小。然而，我们表明，由于库仑函数在原子核附近的非解析尖点状行为，这种抑制被消除，从而产生了有效的原子结构增强。关键的是，我们还表明电子相对论效应实际上对此过程起主导贡献，将微分截面增强了高达 1000 倍。
引用
@article{arxiv.1509.09044,
title = {Ionization of atoms by slow heavy particles, including dark matter},
author = {B. M. Roberts and V. V. Flambaum and G. F. Gribakin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.09044},
year = {2016}
}
备注
7 pages, 2 figures. Added Appendix