暗物质的时间积分方向性探测

方向性暗物质（DM）探测器中的信号分析通常假设核反冲的方向可以在银河系静止参考系中测量。然而，并非所有的方向性探测技术都能做到这一点。例如，在核乳胶中，反冲事件必须在实验的曝光时间之后进行探测和测量。除非整个探测器被安装并随恒星日旋转，否则反冲无法在银河系静止参考系中重新定向。我们研究了这种“时间积分”对方向性探测主要目标的影响，即：（1）确认反冲是各向异性的；（2）测量反冲的中位方向以确认其银河系起源；以及（3）探测中微子本底以下。我们表明，经过时间积分后，DM 反冲分布仍保留一个优选方向，且与太阳中微子引起的反冲分布不同。因此，方向性探测的许多优势得以保留，安装并旋转探测器并非至关重要。与具有事件时间信息的实验相比，排除各向同性本底需要多 2 倍的信号事件，而要测量与 DM 预期一致的中位方向，则需要多 1.5-3 倍的事件。我们还发现，在时间积分方向性实验中，实际上仍然没有中微子本底。然而，要达到比该本底低一个数量级的截面，所需的曝光量是常规方向性实验的 8 倍。我们还探讨了对于仅有二维反冲径迹读出和/或没有头尾测量的探测器，其灵敏度受到的影响。与非时间积分实验一样，二维读出并非主要劣势，但缺乏头尾灵敏度则是。