通过直接探测研究轻质量非弹性暗物质
高能物理 - 唯象学
2024-10-02 v3 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
对于暗物质 (DM) 直接探测，运动学效应（如非弹性散射）在轻质量 DM 搜索中可能发挥重要作用。轻质量 DM 探测通常因其反冲能量较小而困难。但是，由于 DM 质量分裂的贡献，放热非弹性 DM 散射的反冲能量可能超过探测阈值，使得亚 GeV DM 的直接探测成为可能。在这项工作中，我们系统地研究了来自反冲能谱的轻质量放热非弹性 DM 的特征，包括 DM-电子散射和 Migdal 效应。此类非弹性 DM 的质量约为（亚）GeV 量级，DM 质量分裂为keV。我们分析了对此类轻质量非弹性 DM 的直接探测灵敏度。对于不同的非弹性 DM 质量和质量分裂，我们发现 DM-电子反冲和 Migdal 效应对直接探测信号的贡献显著且各不相同。不同 DM 模型的 DM-轻子和/或 DM-夸克相互作用可能有所不同，它们的相互作用导致反冲能谱的多样性。因此，进行包含 DM-电子反冲和 Migdal 效应的联合分析非常重要。我们进一步证明，该分析对非弹性 DM 的宇宙学和实验室界限具有强烈影响。
引用
@article{arxiv.2403.03128,
title = {Probing Light Inelastic Dark Matter from Direct Detection},
author = {Hong-Jian He and Yu-Chen Wang and Jiaming Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.03128},
year = {2024}
}
备注
Comments: 33 pages, Journal version. Only minor refinements, all results and conclusions unchanged