古探测器：以古老矿物搜寻暗物质
宇宙学与河外天体物理
2019-02-28 v2 天体物理仪器与方法
高能物理 - 唯象学
仪器与探测器
摘要
我们探索古探测器作为一种与常规探测器截然不同的弱相互作用大质量粒子(WIMP)暗物质直接探测方法。该方法并非在实验室中布置（大型）靶质量以实时观测 WIMP 诱导的核反冲，而是检视古老矿物中以长达 1 Gyr 的时间尺度记录的 WIMP-核相互作用痕迹。在此，我们详细讨论古探测器方案，包括本底来源与可能的靶材料。为抑制铀等放射性污染物引起的本底，我们提议使用海相蒸发岩或超基性岩石中的矿物。我们估算了古探测器对自旋无关与自旋相关 WIMP-核相互作用的灵敏度。对质量 GeV 的低质量 WIMP，其灵敏度可延伸至比当前上限小许多个数量级的 WIMP-核子截面。对于质量 GeV 的较重 WIMP，古探测器可探测比当前上限小几倍至约 倍的截面。
引用
@article{arxiv.1811.06844,
title = {Paleo-detectors: Searching for Dark Matter with Ancient Minerals},
author = {Andrzej K. Drukier and Sebastian Baum and Katherine Freese and Maciej Górski and Patrick Stengel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.06844},
year = {2019}
}
备注
22 pages, 7 figures, 1 table. v2: matches the published version