利用水下声学探测器聆听超重暗物质

超重暗物质候选者由于其低粒子通量而逃避了传统的直接探测实验。我们探索了最初为超高能中微子探测而开发的大型水下声学阵列探测超重暗物质相互作用的潜力。这些粒子在穿过海水时通过核散射沉积能量，产生可被水听器探测到的热声波。我们提出了暗物质诱导声波的首次稳健的第一性原理计算，为信号建模和灵敏度估计建立了理论框架。我们的框架纳入了频率相关的衰减效应，包括黏性弛豫和化学弛豫，这在以前的计算中未被考虑。对地中海中一个假想的 100 立方公里水听器阵列进行的灵敏度分析表明，这样的阵列可以将灵敏度扩展到以前未探索的 $0.1$-$10\,\mu\mathrm{g}$（$\sim10^{20}$-$10^{23}\,\mathrm{GeV}$）质量范围，并对自旋无关和自旋相关相互作用均具有灵敏度。我们的结果确立了声学探测作为一种互补的暗物质搜索方法，能够在现有水听器数据中进行搜索，并为未来的探测器设计提供参考。