新的 DAMA 暗物质窗口与高能中微子搜寻

最近，DAMA/LIBRA 合作组重申并强化了他们关于探测到信号率年度调制的说法，并将这一观测解释为置信水平为 8.2 sigma 的暗物质粒子证据。此外，已有研究指出，沟道效应可能使得一种通过自旋无关相互作用与原子核发生弹性散射的 WIMP 产生 DAMA/LIBRA 观测到的信号，同时又不超出 CDMS、XENON、CRESST、CoGeNT 及其他直接探测实验所设的限制。然而，为了适应这一信号，相关暗物质粒子的质量必须相对较轻，即 $m_{DM} \lsim 10$ GeV。这类暗物质粒子将被太阳捕获并以非常高的速率在其中湮灭，从而产生潜在的大流量 GeV 量级中微子。我们计算了太阳中 WIMP 湮灭产生的中微子能谱，并表明 Super-Kamiokande 的现有限制可用于关闭 DAMA 区域的重要部分，特别是当暗物质粒子在其湮灭产物中产生相当比例的 tau 轻子或中微子时。我们还确定了与 DAMA 一致的自旋相关 WIMP-原子核弹性散射参数空间。Super-Kamiokande 对自旋相关情景的限制更为严格——它们排除了 DAMA 区域中任何能够自湮灭的 WIMP，只要其湮灭产物中 1% 或更多是任何中微子、tau 轻子、粲夸克或底夸克的组合。