基于Migdal效应的低质量WIMP弹性散射有效模型约束

我们利用Migdal效应，将对单个非实验有效场论中每个有效耦合的约束扩展至质量为 $m_\chi$、自旋为1/2的WIMP，其与原子核发生非弹性散射：要么通过向更高质量状态的向上散射（质量分裂 $\delta>0$），要么通过向更低质量状态的向下散射（$\delta<0$）。为此，我们系统地分析了在 $m_\chi-\delta$ 参数空间中的Migdal约束，并将其与核回收搜索约束进行比较。Migdal效应使得对于 $\delta<0$ 的情况，能够显著扩展核回收约束的低质量WIMP范围。在这种情况下，约束由XENON1T主导，除非 $\delta$ 极小或趋于零，此时根据WIMP-原子核相互作用方式，在 $m_\chi$ 范围的下端，DS50或SuperCDMS的约束更为严格。另一方面，当 $\delta>0$ 且WIMP粒子向更高质量状态进行向上散射时，核回收约束强于Migdal效应约束。