弱相互作用暗物质粒子的直接与间接探测

越来越多的证据表明，弱相互作用大质量粒子（WIMP）构成了宇宙中物质的主体。实验数据、量纲分析和标准模型粒子物理足以评估和比较搜索这类粒子的探测器性能，无论是直接探测（例如通过它们在锗探测器中的散射）还是间接探测（例如通过在地下探测器中观测它们湮灭为中微子）。我们得出结论，如果WIMP相干相互作用且其质量低于或相当于弱玻色子质量，则直接方法更优。在所有其他情况下，即对于相对较重的WIMP和不相干相互作用的WIMP，间接方法将具有竞争力或更优，但当然，它依赖于有效面积在$\sim10^4$~$10^5$~m$^2$范围内且阈值适当低的高能中微子望远镜的成功部署。经验法则是，一千克锗大致相当于一个$10^4$~m$^2$的中微子望远镜，尽管信噪比至少从理论上讲对中微子探测器更有利。中微子望远镜的能量分辨率可用于测量WIMP质量并抑制背景。公里级探测器可以探测到高达TeV量级的WIMP质量，超过该质量则被宇宙学考虑所排除。