液氙对低至 1.5 keV 康普顿电子的响应
天体物理仪器与方法
2013-06-21 v3 仪器与探测器
摘要
液氙对低能电子反冲的响应与寻找主要与介质中原子电子相互作用的暗物质候选者（如轴子或类轴子粒子）密切相关，这与预测会与原子核散射的大质量弱相互作用粒子（WIMP）不同。最近，人们观测到了低至 2.1 keV 的电子反冲产生的液氙闪烁光，但未施加大多数氙暗物质搜索中使用的电场。施加电场会通过阻碍产生大部分闪烁光子的电子 - 离子复合过程来降低闪烁产额。我们展示了液氙在低至 1.5 keV 的电子反冲下的闪烁发射新结果，包括有无施加电场的情况。在零场下，观察到低于 10 keV 时单位沉积能量的闪烁输出降低，降至较高能量时数值的近 40%。在施加 450 V/cm 电场的情况下，我们观察到闪烁输出相对于零场值降低至约 75%。在 1.5 keV 至 7.8 keV 之间，我们未观察到该数值有显著的能量依赖性。基于这些结果，我们估算 ZEPLIN-III、XENON10、XENON100 和 XMASS 的电子反冲能量阈值分别为 2.8 keV、2.5 keV、2.3 keV 和 1.1 keV，验证了它们对低能电子反冲的卓越灵敏度。
引用
@article{arxiv.1303.6891,
title = {Response of liquid xenon to Compton electrons down to 1.5 keV},
author = {Laura Baudis and Hrvoje Dujmovic and Christopher Geis and Andreas James and Alexander Kish and Aaron Manalaysay and Teresa Marrodan Undagoitia and Marc Schumann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.6891},
year = {2013}
}
备注
14 pages, 10 figures. v2: Figure 8 updated, now including the NEST prediction for field quenching. v3: modified values of derived energy thresholds in the four DM experiments considered