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XQC与CSR对具有自旋和速度依赖截面的强相互作用暗物质的约束

高能物理 - 唯象学 2024-01-12 v3 宇宙学与河外天体物理

摘要

与重子强相互作用的暗物质可以避开严格的暗物质直接探测约束,因为与重子类似,它们在穿过岩石时很可能被吸收,导致地下深处实验室中的通量被抑制。然而,这类强相互作用暗物质可以通过在地面或大气中运行的暗物质实验或其他实验来探测。本文对其中两个实验XQC和CSR进行系统分析,以计算在以下三种情形下对强相互作用暗物质的实验约束:(1) 自旋无关与自旋依赖相互作用;(2) 不同的速度依赖截面;(3) 不同的暗物质质量分数。其中部分情形为文献中首次分析。我们发现XQC的排除区域对各种参数存在非平凡依赖,且自旋依赖情形下的限制与自旋无关情形差异显著。在我们的蒙特卡洛模拟中还发现参数空间中一个XQC约束消失的特殊区域,这出现在相互作用截面正比于速度平方的情形。我们进一步将XQC和CSR的限制与其他实验约束进行比较,发现若暗物质质量分数足够小(fχ104f_\chi\lesssim 10^{-4}),各种实验允许很大的参数空间。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.04387,
  title  = {XQC and CSR constraints on strongly interacting dark matter with spin and velocity dependent cross sections},
  author = {Yonglin Li and Zuowei Liu and Yilun Xue},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04387},
  year   = {2024}
}

备注

26 pages, 13 figures. v2: added references, more CMB and Lyman-alpha constraints, conclusion unchanged. v3: journal version