地球效应对暗物质-电子散射实验的影响

一种被充分研究的可能性是，暗物质可能存在于与标准模型相隔离的扇区中，仅通过所谓的光子门户（即普通光子与暗光子之间的动力学混合）发生联系。这类相互作用可以在暗物质直接探测实验中进行检验，而涉及暗物质-电子散射探测的新实验技术为亚 GeV 暗物质提供了新的灵敏度。然而通常情况下，人们隐式假设暗物质在穿过地球到达探测器的过程中不会发生改变。在本文中，我们详细研究了地球制动效应对暗光子暗物质模型的影响，发现该效应显著降低了 XENON10 和 DAMIC 的灵敏度。特别地，我们发现 XENON10 仅排除 (5-3000) MeV 范围内的质量，而 DAMIC 仅探测 (20-50) MeV 范围。它们相应的截面灵敏度分别降至 XENON10 在 $(5\times 10^{-38}-10^{-30})~{\rm cm}^{2}$ 之间的截面窗口，以及 DAMIC 在 $\sim 10^{-31}~{\rm cm}^{2}$ 附近的小窗口。我们还探讨了对未来 DAMIC 运行的启示。