超流氦中的轻暗物质：利用多重激发产生进行探测

我们深入考察了近期提出的利用超流氦直接探测亚 MeV 质量暗物质的方案。对于亚 keV 的反冲能量，液氦中的核散射事件主要将能量沉积到长寿命的声子和旋子准粒子激发中。如果探测器的能量阈值能降低到 meV 量级，那么通过普通的核反冲即可探测到质量轻至 ~MeV 的暗物质。另一方面，如果暗物质相互作用直接产生两个或更多准粒子激发，散射的运动学允许在相同的能量分辨率下探测到质量轻至 ~keV 的暗物质。我们详细展示了描述超流氦中激发的理论框架，并利用它计算了主要暗物质散射过程的速率，其中离壳声子分裂为两个或更多高动量激发。我们将解析结果与超流氦的测量及模拟动态响应进行了验证。最后，我们将此形式体系应用于超流体中动能混合的隐藏光子情形，分别讨论了有无外部电场催化这些过程的情况。