优化WIMP方向性探测器

我们研究了直接探测WIMP方向性反冲信号所需的曝光量对方向性探测器能力的依赖性。具体考虑了核反冲能量阈值、本底率、探测器是测量二维还是三维的反冲动量矢量，以及能否确定动量矢量的方向。我们发现，对所需曝光量影响最大的特性是动量矢量方向的测量。如果探测器无法确定反冲方向，对于三维读出，所需曝光量增加一个数量级；对于二维读出，增加两个数量级。对于二维读出，特别是当无法测量方向时，通过分析减去太阳运动随时间变化的投影方向后的约化角度，可以显著减少所需曝光量。本底率实际上对探测器灵敏的WIMP截面设置了下限；探测信号率低于本底率一个数量级以上的WIMP将非常困难。降低能量阈值也能减少所需曝光量，但仅对高于20 keV的阈值有效。