轻暗物质多通道直接探测:靶材比较
高能物理 - 唯象学
2021-10-22 v3 材料科学
摘要
轻暗物质直接探测实验在触及先前未探索的模型空间方面正取得巨大飞跃。最近的若干提案依赖于集体激发,其中实验灵敏度高度依赖于靶材料的详细性质,远不止传统搜寻中仅有的原子核质量数。因此,在考虑建造哪类实验时,优化靶材选择十分重要。我们对多种探测通道下的靶材料进行了比较研究,聚焦于晶体中的电子跃迁和单(声学或光学)声子激发,以及传统的核反冲。我们比较了当前用于核反冲实验的材料 (Si、Ge、NaI、CsI、CaWO)、一些已被提议用于轻暗物质实验的材料 (GaAs、AlO、金刚石),以及跨所有探测通道的另外 16 种有前景的极性晶体。我们发现,靶依赖和暗物质模型依赖的探测范围在很大程度上由少数材料参数决定:声速、电子带隙、质量数、玻恩有效电荷、高频介电常数和光学声子能量。针对两个基准模型各自,我们展示了一例比任何当前已提案实验具有更优探测范围的代表性材料。
引用
@article{arxiv.1910.10716,
title = {Multi-Channel Direct Detection of Light Dark Matter: Target Comparison},
author = {Sinead M. Griffin and Katherine Inzani and Tanner Trickle and Zhengkang Zhang and Kathryn M. Zurek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.10716},
year = {2021}
}
备注
28 pages, 18 figures. Updated constraint projections in figures with PhonoDark v1.1.0 (phonodark.caltech.edu)