利用少光子阈值探测未探索的自旋依赖暗物质-质子耦合：COSINE-100 实验
高能物理 - 实验
2026-03-25 v1
摘要
我们报告了利用 COSINE-100 实验收集的数据，对低质量暗物质与质子之间的自旋依赖散射截面施加的新约束。通过实施基于多层感知器的专用事件选择过程和稳健的噪声抑制，该分析首次实现了 3 和 4 个孤立峰的检测阈值，即对应重构光子数，这显著低于以往使用的 8 光子阈值。在这种尚未探索的少光子 regime 中，PMT 诱导噪声和磷光现象较为普遍，我们利用现象学背景模型搜索来自标准暗物质盒模型的年际调制信号。我们在数据中未观察到统计上显著的年际调制。我们推导出暗物质-质子自旋依赖散射截面的 90% 置信水平上限，确立了该实验在 1.75-2.25 GeV/c 质量范围内的最严格约束。此外，纳入 Migdal 效应后，我们将实验灵敏度扩展至亚 GeV/c 范围，为 15-58 MeV/c 范围内设立了世界领先的限制。这些结果表明 NaI(Tl) 靶材料能够探索暗物质参数空间中此前未被探索的区域。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.22411,
title = {Probing unexplored spin-dependent dark matter-proton coupling with few-photoelectron threshold in COSINE-100},
author = {W. K. Kim and N. Carlin and J. Y. Cho and S. J. Cho and S. Choi and A. C. Ezeribe and L. E. França and R. F. Muhdi and O. Gileva and C. Ha and I. S. Hahn and E. J. Jeon and H. W. Joo and W. G. Kang and M. Kauer and B. H. Kim and D. Y. Kim and H. J. Kim and J. Kim and K. W. Kim and S. H. Kim and S. K. Kim and Y. D. Kim and Y. H. Kim and B. R. Ko and Y. J. Ko and B. C. Koh and D. H. Lee and E. K. Lee and H. Lee and H. S. Lee and H. Y. Lee and I. S. Lee and J. Lee and J. Y. Lee and M. H. Lee and S. H. Lee and S. H. Lee and Y. J. Lee and D. S. Leonard and N. T. Luan and V. H. A. Machado and B. B. Manzato and R. H. Maruyama and S. L. Olsen and H. K. Park and H. S. Park and J. C. Park and J. S. Park and K. S. Park and K. Park and S. D. Park and R. L. C. Pitta and H. Prihtiadi and C. Rott and K. A. Shin and D. F. F. S. Cavalcante and M. K. Son and N. J. C. Spooner and L. T. Truc and L. Yang and G. H. Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.22411},
year = {2026}
}