原始黑洞作为轻型暗物质的宇宙加速器: 新的直接探测约束
高能物理 - 唯象学
2026-05-04 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
当前大型探测器对于由于 recoil 能量阈值限制,基本无法探测来自银河系halo的轻型暗物质。然而,原始黑洞(PBH)可通过Hawking 辐射蒸发产生能量由黑洞温度决定的粒子。因此,通过这种方式产生的弱相互作用的轻型暗物质(或暗辐射)粒子可以以足够的通量和能量到达地球,超过实验阈值。这为探索地面实验中的轻暗子域提供了新的途径。本文通过考虑通过PBH蒸发产生的费米子DM并分析其在直接探测实验中的电子 recoil信号来探索这一可能性。我们分析了能量无关(恒定)和能量相关(标量和矢量介导)DM-电子相互作用,强调基于相互作用的Lorentz结构对 recoil 谱的强烈依赖。此外,我们也考虑了DM穿过地球岩石层时因失去动能而导致的衰减效应,这些效应可显著修改到达的DM通量。小心地将这些效应纳入考虑后,我们使用XENONnT、LZ和PandaX-4T的电子 recoil数据对轻型DM施加了约束。最后,我们也讨论了此类暗物质在当前和未来一代神经探测器(如Super-Kamiokande和Hyper-Kamiokande)中的探测前景。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.04858,
title = {Primordial black holes as cosmic accelerators of light dark matter: Novel direct detection constraints},
author = {Sk Jeesun and Anirban Majumdar and Rahul Srivastava},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.04858},
year = {2026}
}
备注
35 pages, 17 figures, v2: attenuation ceiling for neutrino detectors included, results unchanged, accepted in JCAP