论直接暗物质搜寻中对非弹性相互作用的低估

本文给出了旨在直接探测暗物质（DM）粒子的实验中预期事件率的表达式。这些表达式允许在同时考虑 DM 粒子与原子核的弹性（相干）和非弹性（非相干）通道的情况下估算事件率。在非弹性散射贡献的计算中使用了非零核激发能。激发能与受激核反冲能之间的强关联限制了利用若干原子核探测非弹性通道的可能性。除银河系中 DM 分布的标准模型外，还考虑了一些允许 DM 粒子更高速度模型。随着核反冲能 TA 增大，弹性相互作用通道的主导地位平滑地让位于非弹性通道的主导地位。因此，若探测器仅设置为探测弹性散射事件，它便开始丧失观测任何信号的能力。注意到相互作用的唯一途径 remains 来自核退激的伽马辐射。在自旋无关 DM 相互作用情况下，随着 TA 增大，非弹性贡献迅速占主导。若 DM 粒子仅自旋相关地相互作用，聚焦于记录弹性自旋相关 DM 信号的探测器将一无所见，因为信号经由非弹性通道。看来所需的 DM 相互作用可能具有可观强度，但 DM 探测器却无法探测它。因此，直接 DM 探测装置应记录两个信号：其一是核反冲能，其二是来自靶核退激的具有特定能量的伽马量子。该实验将提供关于 DM 相互作用的完整信息。