暗物质吸收过程中的 Migdal 型效应

我们提出了一种原子吸收暗物质粒子的新机制，该机制类似于非弹性暗物质散射的 Migdal 效应。在此过程中，原子可能通过标量-核子汤川型相互作用吸收标量粒子而发生电离。与暗物质在原子上的非弹性散射的关键区别在于，粒子的总能量（包括其静质量 $mc^2$ 项）被传递给电子。因此，发射电子的动能比暗物质散射过程中的高出约六个数量级。这一吸收过程使得人们能够探测质量相对较小（在 1 至 100 keV 范围内）、无法在散射过程中被探测到的暗物质粒子。探测从太阳发射的假想标量粒子也是可能的。我们计算了该过程在 Na、Si、Ar、Ge、I、Xe 和 Tl 靶原子中的吸收截面，并从 XENONnT 实验的零结果中提取了对标量-核子相互作用常数的限制。