基于弹性电子散射数据的自旋无关中性子-核子散射模型无关形状因子
高能物理 - 唯象学
2010-10-27 v2
摘要
中性子与各种原子核相互作用率的理论计算对于CDMS、EDELWEISS、ZEPLIN等直接暗物质探测实验具有重要意义，因为这些计算被用于确定WIMP-质子截面的上限。这些相互作用率和截面通常使用标准的、含一个或两个参数的模型依赖核形状因子进行计算，而这些形状因子可能无法精确反映特定原子核的实际形状因子。众所周知，弹性电子散射可以非常精确地确定球形或近球形原子核的核形状因子，进而确定核电荷密度。我们利用从弹性电子散射数据导出的电荷密度，计算了暗物质探测中重要的各种靶核（如Si、Ge、S、Ca等）的模型无关解析形状因子。我们发现，对于1-100 keV范围内的核反冲，使用模型无关形状因子时截面和速率存在显著差异：在30 keV核反冲能量下，形状因子平方的差异对于Si为1.06倍，Ca为1.11倍，Ge为1.27倍，Xe为1.92倍。我们展示了不同形状因子对假设的Ge探测器在100 kg·天有效曝光下获得的WIMP-质子截面上限的影响。不同参数选择的Helm形状因子与最佳（Fourier-Bessel）形状因子的差异最多为10-20%，若参数选择得当以模拟实际核密度，则可接近至优于1%。
引用
@article{arxiv.hep-ph/0608035,
title = {Model Independent Form Factors for Spin Independent Neutralino-Nucleon Scattering from Elastic Electron Scattering Data},
author = {Gintaras Duda and Ann Kemper and Paolo Gondolo},
journal= {arXiv preprint arXiv:hep-ph/0608035},
year = {2010}
}
备注
20 pages, 8 figures