暗物质与原子核发生非弹性散射的特征
宇宙学与河外天体物理
2014-01-01 v2 高能物理 - 实验
高能物理 - 唯象学
核理论
摘要
直接暗物质探测侧重于暗物质粒子与原子核的弹性散射。在本研究中，我们探索了非弹性散射，其中原子核被激发到 10-100 keV 的低能态，随后发生瞬发退激。基于手征有效场论 WIMP-核子流的最先进大规模壳模型计算，我们计算了奇质量氙同位素的非弹性结构因子。对于这些情况，我们发现对于约 150 MeV 的动量转移，非弹性通道与弹性通道相当或占主导地位。我们在标准晕模型中计算了非弹性反冲谱，将其与弹性情况进行比较，并讨论了在氙探测器中的预期特征以及对现有和未来实验的影响。来自弹性和非弹性散射的综合信息将允许在单一实验中确定主导相互作用通道。此外，这两个通道探测暗物质速度分布的不同区域，并能提供关于暗晕结构的见解。允许的反冲能量域以及积分非弹性率开始主导弹性通道的反冲能量取决于暗物质粒子的质量，从而提供了约束其质量的潜在手段。
引用
@article{arxiv.1309.0825,
title = {Signatures of Dark Matter Scattering Inelastically Off Nuclei},
author = {L. Baudis and G. Kessler and P. Klos and R. F. Lang and J. Menendez and S. Reichard and A. Schwenk},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.0825},
year = {2014}
}
备注
9 pages, 7 figures. Matches resubmitted version to Phys. Rev. D. One figure added; supplemental material (fits to the structure functions) added as an Appendix