多吨级暗物质直接探测实验的科学探测范围
宇宙学与河外天体物理
2014-02-05 v2 高能物理 - 实验
高能物理 - 唯象学
摘要
下一代大型弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接探测实验有望超越发现阶段，揭示关于暗物质粒子物理和天体物理的详细信息。我们在此报告了开发用于模拟拟议中的 DARWIN 探测器的详细数值代码所产生的早期结果，该探测器涉及液氩和液氙靶。我们纳入了真实的探测器物理、粒子物理和天体物理不确定性，并展示了具有相似灵敏度的双靶如何在多大程度上消除各种简并性，从而确定暗物质截面和质量，同时探测暗物质相空间分布的粗略特征。我们发现，即使假设自旋无关散射占主导地位，多吨级实验仍存在强烈依赖于暗物质质量以及相互作用中同位旋破坏和非弹性可能性的简并性。我们发现，这些实验最能区分质量小于约 200 GeV 的暗物质属性。此外，有些出乎意料的是，与具有更大曝光量的单靶相比，使用双靶在确定暗物质参数方面的能力提升甚微（除了与任何声称的信号相关的不同系统学优势之外）。
引用
@article{arxiv.1306.3244,
title = {The Scientific Reach of Multi-Ton Scale Dark Matter Direct Detection Experiments},
author = {Jayden L. Newstead and Thomas D. Jacques and Lawrence M. Krauss and James B. Dent and Francesc Ferrer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.3244},
year = {2014}
}
备注
23 pages; updated to match PRD version