无处遁形：宇宙线升散射对 GeV 尺度暗物质的启示

冷暗物质被宇宙线不可约地升散射，开启了在常规直接探测实验或地下中微子探测器中探测甚至轻暗物质的诱人可能性。该机制还显著增强了对具有极大核散射率模型的灵敏度，因为大气和岩石覆盖层会在标准非相对论暗物质粒子到达探测器前高效地将其阻挡。在本文中，我们证明宇宙线升散射本质上关闭了（亚）GeV 质量范围内强相互作用暗物质的窗口。得出该结论关键在于详细处理核形状因子和非弹性暗物质-核散射，以及包含散射振幅的完整动量转移依赖。我们通过考虑三种此类动量依赖尤为相关的普适情形来说明后者，即分别由轻矢量或标量媒介子交换主导的相互作用，以及有限尺寸暗物质粒子的情形。作为最后一个具体例子，我们将分析应用于一个假想的六夸克态，其曾被提议作为可行的重子暗物质候选者。我们再次发现，本工作导出的更新约束关闭了原本不受约束的参数空间的很大一部分。