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arXiv 0809.41862008-09-24astro-ph

CDMS-II实验的最新结果

Recent results from the CDMS-II experiment

T. Bruch

备注：: 4 pages, Contribution to the Proc. of the 4th PATRAS Workshop on Axions, WIMPs and WISPs (18-21 June 2008 DESY)

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摘要：

低温暗物质搜索实验（CDMS）采用低温Ge和Si探测器，通过它们与靶核的弹性散射相互作用来探测WIMP。当前对397.8千克-天Ge暴露的分析导致零个观察到的候选事件，在90%置信水平下，对于60 GeV的WIMP质量，自旋无关的WIMP-核子截面的上限为6.6 x 10 ^{-44} cm ^2（当包括先前的CDMS Soudan数据时为4.6 x 10^{-44} cm ^2）。为了提高灵敏度，已经开发了新的一英寸厚的探测器，将用于超级CDMS阶段。SuperCDMS 25 kg将在SNOLAB运行，预期对自旋无关的WIMP-核子弹性散射截面的灵敏度为1 x 10^{-45} cm ^2。

英文摘要：

The Cryogenic Dark Matter Search experiment (CDMS) employs low-temperature Ge and Si detectors to detect WIMPs via their elastic scattering interaction with the target nuclei. The current analysis of 397.8 kg-days Ge exposure resulted in zero observed candidate events, setting an upper limit on the spin-independent WIMP-nucleon cross-section of 6.6 x 10^{-44} cm^2 (4.6 x 10^{-44} cm^2, when previous CDMS Soudan data is included) at the 90 % confidence level for a WIMP mass of 60 GeV. To increase the sensitivity, new one inch thick detectors have been developed which will be used in the SuperCDMS phase. SuperCDMS 25kg will be operated at SNOLAB with an expected sensitivity on the spin-independent WIMP-nucleon elastic scattering cross-section of 1 x 10^{-45} cm^2.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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2006-11-09astro-ph

将正DAMA年调制信号与CDMS II实验的负结果进行比较

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我们在DAMA/NaI实验的镜像物质解释的背景下检查最近的CDMS II结果，我们发现DAMA/NaI实验的有利镜像物质解释-一个$He'/H'$占主导地位的小$O'$组件的晕与CDMS II报告的零结果完全一致。虽然CDMS II实验对重$Fe'$成分非常敏感，并且可能会发现积极的结果，但对镜像物质类型的暗物质的更具决定性的测试将需要使用轻靶元素的较低阈值实验。

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镜像物质型暗物质的DAMA/NaI和CDMS实验的意义

Implications of the DAMA/NaI and CDMS experiments for mirror matter-type dark matter

我们重新分析DAMA/NaI实验镜像物质型暗物质的影响，考虑到DAMA年度调制信号的能量依赖性的信息。这与CDMS实验的零结果相结合，导致相当好地定义了参数空间的允许区域。在不久的将来，DAMA/LIBRA，CDMS和其他实验将探测参数空间的允许区域，这些实验应该排除或证实DAMA/NaI年度调制信号的这种解释。特别地，我们预测在不久的将来，CDMS实验将在E_R < 15 keV的阈值反冲能区附近发现一个正信号。

2006-07-12astro-phhep-ph

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我们报告的第一个结果，从低温暗物质搜索（CDMS II）的实验运行其完整的30个低温粒子探测器在苏丹地下实验室。本报告基于对2006年10月至2007年7月期间从15个锗探测器（3.75千克）获得的数据的分析，得出有效照射量为121.3千克-日（反冲能量10- 100千电子伏的平均值，按质量为60 \gev的弱相互作用大质量粒子加权）。盲分析，结合改进的技术，事件重建和数据质量监测，导致零观察到的事件。该分析将WIMP-核子自旋无关截面的上限设定为6.6 $\times10^{-44}$ cm $^2$（当与之前的CDMS Soudan数据结合时为4.6 $\times10^{-44}$ cm $^2$），WIMP质量为60 \gev，置信水平为90%。通过为质量超过42 GeV/c $^2$的暗物质WIMP提供最佳灵敏度，这项工作显着限制了一些受欢迎的超对称模型的参数空间。

2008-03-31astro-ph

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我们正在进行一项实验，使用地面探测器在星系晕中寻找弱相互作用的大质量粒子。这类假设粒子的性质与粒子物理学标准模型的扩展所预测的性质相似，可能包含非重子暗物质的冷成分。我们描述了我们的实验，这是基于冷却的锗和硅探测器在屏蔽低背景低温恒温器。探测器通过同时测量声子和电离的能量实现了高度的背景抑制。使用我们实验最初运行的1千克-天量级的曝光，我们已经获得了WIMP-核子截面的（初步）上限，这与其他更长时间的实验相当。

1997-12-30astro-ph

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New Results from the Cryogenic Dark Matter Search Experiment

利用改进的Ge和Si探测器、更好的中子屏蔽和增加的计数时间，低温暗物质搜索（CDMS）实验获得了对弱相互作用大质量粒子（WIMPs）从核弹性散射的截面的更严格限制。对电磁背景的更高分辨力和中子通量的减少证实了CDMS先前探测到的WIMP候选事件与中子一致，并给出了与自旋无关的WIMP相互作用的极限，该极限比CDMS先前对高WIMP质量的结果低2倍以上，并且排除了质量在8-20 GeV/c^2之间的WIMP的新参数空间。

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SuperCDMS实验

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在10^{-46}~ 10^{-44} cm ^2范围内的WIMP-核子截面，可以通过一个具有低能量阈值和极好的背景分辨力的吨级实验来探测。由于CDMS ZIP探测器是最成熟的手段，实现这样的良好的歧视，我们打算规模CDMS到一吨探测器的质量。发展这个实验，被称为“超级CDMS”，进行了讨论。改进的分析和优化的电荷收集和非热声子传感器应提高表面背景抑制超过两个数量级。将SuperCDMS实验放置在足够深的地方以去除快中子背景，并减少探测器附近或探测器上的放射性β污染，应该足以减少这些令人不安的背景。主要的挑战是让实验变得足够容易。我们讨论的方法，提高探测器的可制造性，消除了大规模的低温探测器测试的需要，并允许简化的基础设施，通过使用更复杂的读出。

2005-02-21astro-ph

镜像暗物质和新的DAMA/LIBRA结果：一个美丽实验的简单解释

Mirror dark matter and the new DAMA/LIBRA results: A simple explanation for a beautiful experiment

最近，DAMA/LIBRA实验令人信服地证实了DAMA/NaI年度调制信号，实验证明了我们星系晕中存在非重子暗物质。与此同时，在城市的另一个地方，其他实验，如CDMS和氙10没有检测到任何暗物质的证据。镜像暗物质是一种有希望的暗物质候选者，它可以使正DAMA年调制信号与其他实验的零结果相一致。我们重新分析DAMA年度调制信号的镜像物质解释，利用a）DAMA/LIBRA的新数据，包括年度调制信号的测量能量依赖性b）考虑到$NaI$晶体中的沟道效应的更新猝灭因子和c）CDMS/Ge，CDMS/Si和XENON 10实验的最新约束。我们表明，$He'$（和/或$H'$）占主导地位的晕与一个小的$O'$组件的最简单的可能性是足以充分解释所有的暗物质实验。我们还指出，隐藏扇区暗物质模型，虽然在理论上不太吸引人，约束较少，可以模仿镜像暗物质模型的成功，因此也是可行的。

2008-07-14astro-phhep-ph

低温暗物质搜索实验，2004年活动的结果和当前更新的状态

The Cryogenic Dark Matter Search Experiment, results from the 2004 campaign and status of the current update

CDMS II实验使用由锗和硅制成的Z依赖电离声子（ZIP）探测器来识别弱相互作用大质量粒子（WIMP）的核反冲，几乎完全拒绝各种放射性背景。2004年，CDMS II运行了6个Ge ZIPs和6个Si ZIPs。在74.5个存活手术日中，切割后Ge ZIPs暴露量为34 kg*d，Si ZIPs暴露量为15 kg*d。所有识别WIMP引起的核反冲信号的标准都是相对于WIMP搜索数据盲目开发的。新的90% C. L.对于60 GeV/c2的WIMP质量，自旋无关的WIMP-核子截面的上限为1.6 e-43 cm 2。该实验最近升级到19个Ge ZIPs共4.8公斤，11个Si ZIPs共1.9公斤。目标是在2006年和2007年运行时将灵敏度提高一个数量级。

2006-05-26astro-ph

低温暗物质搜寻中WIMP-核子截面的排除极限

Exclusion Limits on the WIMP-Nucleon Cross-Section from the Cryogenic Dark Matter Search

低温暗物质搜索（CDMS）采用Ge和Si探测器，通过它们与原子核的弹性散射相互作用来搜索WIMP，同时区分背景粒子的相互作用。CDMS数据给出了自旋无关的WIMP-核子弹性散射截面的极限，排除了10 GeV c^{-2} WIMP质量以上的未探测参数空间，以及在> 84% CL时，DAMA实验报告的WIMP信号的整个3 $σ$允许区域。

2000-03-01astro-phhep-ex

低温暗物质搜寻中自旋相关WIMP-核子相互作用的极限

Limits on spin-dependent WIMP-nucleon interactions from the Cryogenic Dark Matter Search

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2006-01-17astro-phhep-exnucl-ex

WIMP交互速率检测器与年度调制检测器的比较

Comparing WIMP Interaction Rate Detectors with Annual Modulation Detectors

我们比较了通过直接分离可能的信号与背景的WIMP检测的灵敏度，通过检测年度调制的WIMP检测，其中信号和背景不能在事件的基础上分离。为了确定如何从两种不同类型的实验的约束条件可能会合并一个适当的纳入由于星系晕模型的不确定性，必须作出。鉴于最近雪绒花和CDMS的直接检测限，这个问题特别及时，我们现在证明，即使包括晕的不确定性，也不能与最近声称的DAMA年度调制观测相一致。另一方面，我们证明了这两种技术的组合，在任何积极的直接检测信号的情况下，最终可以允许显着的约束各向异性晕模型，即使没有在这些检测器的方向灵敏度。

2002-07-31astro-ph

DAMA和WIMP暗物质

DAMA and WIMP dark matter

我们研究了大质量弱相互作用粒子（WIMPs）与原子核的自旋无关散射是否可以解释DAMA报告的年度调制信号。我们考虑弹性和非弹性散射过程。我们发现WIMP参数空间中存在一个区域，可以同时容纳DAMA和CDMS、CRESST和XENON的零结果。这个区域对应于一个普通的、弹性散射的WIMP，它具有标准的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，质量为3 GeV < m_{DM} <8 GeV，自旋无关的截面为核子3 \times 10^{-41} cm ^2 < σ_p^{SI} < 5 \times 10^{-39} cm ^2。这个新的参数空间区域的关键取决于最近发现的效应的通道上的能量阈值的WIMP检测DAMA实验;不包括这种效果，DAMA允许的区域基本上是封闭的空实验。这种低质量WIMP出现在许多超越标准模型的物理学理论中，从MSSM的最小扩展到重子-暗物质符合问题的解决方案。我们发现，非弹性散射通道不打开一个重要的参数区域与所有的实验结果一致。未来的低能量阈值探测核反冲的实验，如CDMSII-Si和那些利用超低能量锗探测器，将能够探测参数空间的DAMA区域。

2008-07-11astro-phhep-exhep-ph

自旋无关弹性WIMP散射和DAMA年度调制信号

Spin-independent elastic WIMP scattering and the DAMA annual modulation signal

我们讨论的年度调制信号的DAMA实验中看到的自旋无关的弹性WIMP散射的解释。考虑到晶体中的沟道以及调制信号的光谱特征，我们发现与DAMA数据一致的低质量WIMP区域仅限于接近$m_χ\simeq 12$ GeV的WIMP质量，与CDMS和XENON的约束不一致。我们的结论是，即使考虑到通道的DAMA调制信号的这种解释是不利的。在90% CL下，参数空间中没有重叠区域，一致性检验给出了$1.2\times 10^{-5}$的概率。我们研究的稳健性，这一结果相对于我们的银河系中的WIMP速度分布的变化，通过改变分布函数的各种参数，并通过使用一个现实的N体暗物质模拟的结果。我们发现，只有通过作出相当极端的假设晕属性，我们可以得到DAMA和CDMS/XENON之间的协议。

2008-12-19astro-phhep-exhep-ph

非弹性暗物质

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许多观测表明，宇宙中的大部分物质都是非重子物质。最近，DAMA NaI暗物质直接探测实验报告了与WIMP遗迹一致的事件率的年度调制。然而，低温暗物质搜寻（CDMS）Ge实验排除了大部分DAMA偏好的区域。我们证明，如果暗物质只能通过过渡到一个稍微重一点的状态（Δ m ~ 100 kev）来散射，实验就不再冲突了。此外，核反冲事件的能谱差异可以将这种情景与标准WIMP情景区分开来。最后，我们讨论了超对称理论中超中微子作为非弹性暗物质的候选者。

2001-01-15astro-phhep-ph

直接搜索实验对所有自旋无关的WIMP候选者都敏感吗？

Are direct search experiments sensitive to all spin-independent WIMP candidates?

对自旋无关弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接搜索的一般分析假设自旋无关的WIMP与两个核子的耦合强度相同，\textit{i.e.}认为自旋无关的相互作用也是完全的同位旋无关的。虽然在一个完全依赖于同位旋的相互作用的情况下，自旋无关的WIMP核截面强烈淬火，领先的实验仍然足够敏感，设置限制1-2个数量级的严格比传统的。在依赖于同位旋的情况下，CDMS-II和ZEPLIN-I的极限之间的差异显著减小。在这里，一个模型独立的框架进行了讨论，并应用于获得当前的一般模型独立的限制。

2005-04-18astro-phhep-ph

从直接探测实验的最新结果看中微子望远镜探测暗物质的前景

Prospects For Detecting Dark Matter With Neutrino Telescopes In Light Of Recent Results From Direct Detection Experiments

由CDMS合作组织领导的直接探测暗物质实验，对WIMP在核子上弹性散射的截面施加了越来越强的约束。这些结果影响了用中微子望远镜间接探测暗物质的前景。考虑到这一点，我们重新审视了探测太阳中WIMP湮灭产生的中微子的前景。我们发现，最新的边界并没有严重限制模型最容易访问下一代的超小型中微子望远镜，如冰立方。这在很大程度上是由于这样一个事实，即具有显着的自旋依赖耦合到质子的模型是最少的限制，同时，最有希望的，因为有效地捕获太阳中的WIMP。我们确定的模型中，暗物质粒子是超出任何计划的直接探测实验，而中微子望远镜的范围内。总之，我们发现，即使考虑到最近的直接探测结果，中微子望远镜仍然有机会在寻找粒子暗物质方面发挥重要的补充作用。

2005-10-04astro-phhep-ph

平坦加速宇宙中的中微子暗物质弹性散射

Neutralino Dark Matter Elastic Scattering in a Flat and Accelerating Universe

在SUGRA启发的超对称模型与软质量的通用边界条件下，中性伴子-核子弹性散射的标量截面$σ_{scalar}$一般低于目前实验的灵敏度几个数量级。对于大的$\tan β$和低的$M_{1/2}, m_0$值，理论上预测的$σ_{scalar}$可以接近这些实验的灵敏度（$\approx 10^{-6} pb$），同时与最近的宇宙学数据，这对CDM遗迹密度施加了严格的限制，并与加速器实验，把s粒子和希格斯玻色子质量的下限。进一步提高DAMA和CDMS实验的灵敏度，将探测电荷和希格斯搜索所允许的参数空间边界附近的参数空间的大$\tan β$区域。

2001-05-09astro-phgr-qchep-ph