SENSEI：基于原型 Skipper-CCD 浅地下运行的对亚 GeV 暗物质直接探测约束
高能物理 - 实验
2019-05-01 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
仪器与探测器
摘要
我们利用 Sub-Electron-Noise Skipper-CCD Experimental Instrument 的原型探测器，给出了 eV 至 GeV 质量范围内与电子相互作用的暗物质新的直接探测约束。结果基于在费米国家加速器实验室 MINOS 洞穴中采集的数据。我们重点关注采用两种不同读出策略获得的数据。第一种策略中，我们连续读出 Skipper-CCD，累积曝光量为 0.177 克·天。虽然我们未观测到包含三个或更多电子的事例，但发现了较大的一电子和二电子本底事例率，我们将其归因于 Skipper-CCD 读出级放大器引起的伪事例。第二种策略中，我们采集了五组数据，在将 Skipper-CCD 曝光 120k 秒期间关闭所有放大器，随后通过最佳原型放大器读出数据。我们发现一电子事例率为 (3.51 ± 0.10) × 10^(-3) 事例/像素/天，比连续读出数据中观测到的一电子事例率低近两个数量级；二电子事例率为 (3.18^{+0.86}_{-0.55}) × 10^(-5) 事例/像素/天。对于 0.069 克·天的曝光量，我们再次未观测到包含三个或更多电子的事例。我们利用这些数据推导出了对 500 keV 至 5 MeV 质量范围内暗物质-电子散射，以及质量低于 12.4 eV 范围内被电子吸收的类暗光子暗物质的世界领先约束。
引用
@article{arxiv.1901.10478,
title = {SENSEI: Direct-Detection Constraints on Sub-GeV Dark Matter from a Shallow Underground Run Using a Prototype Skipper-CCD},
author = {Orr Abramoff and Liron Barak and Itay M. Bloch and Luke Chaplinsky and Michael Crisler and Dawa and Alex Drlica-Wagner and Rouven Essig and Juan Estrada and Erez Etzion and Guillermo Fernandez and Daniel Gift and Joseph Taenzer and Javier Tiffenberg and Miguel Sofo Haro and Tomer Volansky and Tien-Tien Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.10478},
year = {2019}
}
备注
5 pages, submitted to PRL