半导体中质量低于 $\sim\,$100 MeV 暗物质的米格达尔效应
高能物理 - 唯象学
2023-02-01 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
暗物质与原子核散射有微小概率通过电子的非弹性激发（称为米格达尔效应）诱导可观测的电离。我们使用有效场理论将半导体中米格达尔效应的计算拓展至对原子核小动量转移区域，此处原子核末态不再能良好地用平面波描述。我们的解析结果可完全由半导体可测量的动力学结构因子量化，该因子计入了晶体中的振动自由度（声子）。我们表明，由于结构因子遵循的求和规则，包含（inclusive）米格达尔率与电子反冲谱形状可由将晶体中原子核近似为自由离子良好刻画；然而，关于晶体能量沉积的排他微分率依赖于特定材料动力学结构函数中编码的声子动力学。我们的结果现在允许即便最轻的暗物质候选者（ MeV）只要运动学上能激发电子，也可评估半导体中的米格达尔效应。
引用
@article{arxiv.2210.06490,
title = {The Migdal Effect in Semiconductors for Dark Matter with Masses below $\sim \,$100 MeV},
author = {Kim V. Berghaus and Angelo Esposito and Rouven Essig and Mukul Sholapurkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.06490},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 8 figures