通过引入宇宙线加速修正非弹性暗物质直接探测

对撞机和暗物质（DM）直接探测实验的零信号使得许多热 DM 模型中 DM 与可见物质的相互作用过小，无法重现正确的遗迹密度。剩余的参数空间表明，暗 sector 中两个几乎简并的状态，即非弹性 DM 情形，可以在早期宇宙中共同湮灭以产生正确的遗迹密度。关于非弹性 DM 情形的直接探测，来自邻近晕的维里化 DM 成分是非相对论的，即使相关耦合可能相当大，也无法激发 DM 基态。因此，具有大质量分裂的 DM 可以规避传统的维里化 DM 直接探测。在本研究中，我们将银河系中宇宙线加速 DM 的概念与地下探测器中非弹性散射的直接探测联系起来，以探索由若干非弹性 DM 相互作用类型产生的能谱。我们发现，即使保守地使用天体物理参数（有效长度）$D_{\rm eff}=1$ kpc，利用最新的 PandaX-4T 数据，质量范围 $1~{\rm MeV}<m_{\chi_1}<100~{\rm GeV}$ 且具亚 GeV 轻媒介子的宇宙线加速 DM 仍可达质量分裂 $\delta<\mathcal{O}(1~{\rm MeV})$。