平流层中的暗物质直接探测研究
高能物理 - 实验
2020-12-08 v1
摘要
我们研究了在上层大气中入射的暗物质（DM）粒子（如暗光子）直接探测的前景。最近的一项工作将平流层高度约38-47 km处的爆发式温度偏移与入射的不可见流状物质联系起来。令人惊讶的是，只要暗光子构成局域DM密度的一部分，它们就符合该工作中提出的推理。暗光子与具有相同总能量的实光子混合，无需外场，而例如轴子则需要外场。此外，平流层上方的电离层等离子体柱可因共振增强暗光子到光子的转换。平流层可通过气球飞行轻易到达。可迅速组装有效载荷达数吨的气球任务，在此类大气高度运行1-2个月，从而按照本提案开展现实的短期现场直接DM搜寻。该方法不必局限于流状暗光子，因为其他DM候选者也可同时搜寻。在多波段探测系统中结合不同类型的测量和/或将这些研究与来自空间等其他并发大气观测相关联，可能被证明是直接DM探测中缺失的新途径。
引用
@article{arxiv.2012.03353,
title = {On the Direct Detection of Dark Matter in the Stratosphere},
author = {G. Cantatore and H. Fischer and W. Funk and M. Karuza and A. Kryemadhi and M. Maroudas and Y. Semertzidis and K. Zioutas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.03353},
year = {2020}
}