暗物质直接探测的有效场论
高能物理 - 唯象学
2015-06-04 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们扩展并探索了暗物质 (DM) 直接探测的通用非相对论有效理论。我们描述了算符的基本非相对论构建块，讨论了它们的对称性性质，并写出了由自旋为 1 或更小的粒子交换产生的、直至动量转移二次阶的所有伽利略不变算符。任何暗物质粒子理论都可以翻译为有效算符的系数，而任何有效算符都可以简单地与最通用的核响应描述相关联。我们发现了几种导致新颖核响应的算符。这些响应在与各种元素的相对耦合强度方面显著不同于标准的最小 WIMP 情形，从而改变了不同实验结果之间的相互比较方式。我们使用标准壳模型技术评估了常见暗物质靶核（F、Na、Ge、I 和 Xe）的响应函数。我们指出，每种核响应在过去对半轻子电弱相互作用的研究中都很熟悉，因此可能在弱相互作用研究中得到检验。我们提供了常见元素范围内有限动量转移下所需全套矩阵元的表格，使得进行仔细且完全模型独立的分析成为可能。最后，我们讨论了将非相对论有效理论算符嵌入暗物质的紫外 (UV) 模型中。
引用
@article{arxiv.1203.3542,
title = {The Effective Field Theory of Dark Matter Direct Detection},
author = {A. Liam Fitzpatrick and Wick Haxton and Emanuel Katz and Nicholas Lubbers and Yiming Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1203.3542},
year = {2015}
}
备注
32+23 pages, 5 figures; v2: some typos corrected and definitions clarified; v3: some factors of 4pi corrected