超越中微子本底的定向暗物质探测读出策略
宇宙学与河外天体物理
2015-09-21 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMP）的实验正面临由相干中微子-原子核散射带来的日益逼近的本底。随着这些实验灵敏度的提高，如何最好地区分暗物质信号与中微子信号的问题将变得越来越重要。一种克服所谓“中微子地板”的提议方法是利用暗物质和中微子诱发的反冲都具有的方向性特征。我们证明，定向实验确实可以探测到低于中微子地板的WIMP-核子截面，且灵敏度因中微子本底而损失很小。特别是，我们发现，在低WIMP质量（约6 GeV）下，定向实验的发现极限比非定向极限低几个数量级。对于高WIMP质量（约100 GeV），非定向极限被超越了一个因子几。此外，我们还表明，即使对于只能测量三维反冲轨迹的一维或二维投影的定向探测器，其发现潜力最多也只降低一个因子3。我们还证明，虽然定向探测器的实验限制（如方向识别和有限的角分辨率）对发现极限有不利影响，但仍然有可能克服非定向探测器所面临的最终中微子本底。
引用
@article{arxiv.1505.08061,
title = {Readout strategies for directional dark matter detection beyond the neutrino background},
author = {Ciaran A. J. O'Hare and Anne M. Green and Julien Billard and Enectali Figueroa-Feliciano and Louis E. Strigari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.08061},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 12 figures, published version