贵液体直接探测中的单色暗中微子与 boosted 暗物质

若暗物质自湮灭为 neutrino 或第二成分(具核亲和性的“boosted”)暗物质,湮灭产物可经相干核散射以高速率被探测。未来的数十吨级液态氙探测器(如 DARWIN)与数百吨级液态氩探测器 ARGO,将在 $10-1000$ MeV 暗物质质量的互补区间内对这些粒子通量敏感。我们在计入大气与弥漫超新星中微子背景及实际核反冲接受度后推导了这些灵敏度。我们发现其对暗中微子通量的限制可能超越 Super-Kamiokande 等中微子探测器,并将广泛探查中微子门户模型中解释卫星缺失问题的参数区域。XENON1T 与 Borexino 实验目前将热 boosted 暗物质的有效重子耦合限制于 $\lesssim 10-100\ \times$ 弱相互作用,但 DARWIN 与 ARGO 将探测至小 10 倍的耦合。探测具 $\sim 10^{-3}-10^{-2}\ \times$ 弱耦合的重子耦合 boosted 暗物质,可能指示银河系晕中心暗物质密度轮廓通过湮灭由尖核(cuspy)变为平核(cored)。本工作表明,除液态氙外,液态氩直接探测技术将成为 WIMP 范式内及超越该范式之暗物质搜寻的主要角色。