孤立原子与半导体中米格达尔效应与暗物质-电子散射之间的关系
高能物理 - 唯象学
2020-02-04 v2
摘要
亚GeV暗物质直接探测的一个关键策略是搜寻微小的电离信号。这些信号可能源于暗物质-电子散射，也可能在暗物质-原子核散射过程伴随一个“米格达尔(Migdal)”电子时产生。我们表明这两种过程的理论描述密切相关，这使得一旦指定暗物质与物质的相互作用，就能在暗物质-电子与暗物质-原子核散射率之间建立一种本原的映射。我们探讨了这一参数关系在惰性液体靶中的表现，并首次基于评估考虑半导体能带结构的晶体形状因子，给出了半导体中“米格达尔”电离率的估计。我们还利用XENON10、XENON100以及SENSEI原型Skipper-CCD的已发表数据，给出了低至暗物质质量500 keV的新的暗物质-原子核散射限制。对于暗光子媒介子，在暗物质质量低于100 MeV时，暗物质-电子散射率主导于米格达尔率。我们还给出了针对氙和硅靶的拟议实验的展望。
引用
@article{arxiv.1908.10881,
title = {On the relation between Migdal effect and dark matter-electron scattering in isolated atoms and semiconductors},
author = {Rouven Essig and Josef Pradler and Mukul Sholapurkar and Tien-Tien Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10881},
year = {2020}
}
备注
5 pages, 3 figures; journal version (with longer abstract), results unchanged