亚 GeV 暗物质探测器中伽马射线引起的声子本底
高能物理 - 唯象学
2022-08-17 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
来自放射性污染物的 (MeV) 能标高能光子可在固态靶材料中散射，并构成亚 GeV 暗物质直接探测搜寻的一项重要低能本底。该本底在 meV 范围内的能量沉积中最显著，这是由于前向散射方向的部分相干散射增强。我们全面量化了 Si、Ge、GaAs、SiC 和 AlO 靶材料中由此产生的单声子和多声子本底，这些材料代表了低质量暗物质搜寻中受关注靶材料的典型。我们使用高能光子本底的逼真表示，并将预期的本底声子能谱与预期的暗物质信号声子能谱进行对比。即使在中子良好屏蔽环境中，也需要主动否决来充分抑制该本底，以允许探测到暗物质信号。作为比较，我们也展示了由太阳中微子相干中微子-核散射引起的预期单声子和多声子事件率，并发现它们次于光子诱导的声子本底。
引用
@article{arxiv.2112.09702,
title = {The Phonon Background from Gamma Rays in Sub-GeV Dark Matter Detectors},
author = {Kim V. Berghaus and Rouven Essig and Yonit Hochberg and Yutaro Shoji and Mukul Sholapurkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.09702},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 6 figures, 1 table; v2: Added Appendix D with derivation of solar neutrino background. Added solar neutrino background to Fig.3. Added acoustic corrections to light-dark-photon signal displayed in Fig.3 with clarifications in main text. Fixed typos in Fig.3 legend, eq.19, and A25