大型复合暗物质态的特征信号
高能物理 - 唯象学
2021-01-21 v2
摘要
我们研究了大型复合暗物质（DM）态与标准模型（SM）部分的相互作用。与 SM 原子核的弹性散射可被相干增强，增强因子高达 A^2，其中 A 是复合态中的组分数量（存在可实现非常大 A > 10^8 的 DM 态模型）。对于给定的直接探测事件率，这种增强会将加速器上的预期信号减弱多达 1/A。此外，DM 态的空间延展性导致了一个额外的特征形状因子，改变了散射过程的动量依赖性，从而改变了直接探测实验中的反冲能谱。特别是，可能出现具有峰和谷的反冲能谱，且仅凭 O(50) 个事件即可确认此类特征，而不依赖于假设的晕速度分布。大型复合态通常还会产生低能集体激发，这对直接探测和间接探测现象学具有潜在意义。我们计算了一类此类激发（量子化表面模式）的形状因子，发现它们可在直接探测实验中导致相干增强但通常处于次要地位的非弹性散射。最后，我们研究了由弹性形状因子引起的天体物理对象中捕获率的变化，以及 DM 态被捕获后非弹性相互作用的影响。我们认为，非弹性相互作用可能导致 DM 坍缩至天体中心的致密构型。
引用
@article{arxiv.1504.05419,
title = {Signatures of Large Composite Dark Matter States},
author = {Edward Hardy and Robert Lasenby and John March-Russell and Stephen M. West},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.05419},
year = {2021}
}
备注
30 pages, 5 figures, v2; references and minor additional comments added