The effect of the recoil energy window on the results of direct dark matter experiments
XENON 10和CDMS实验排除图的奇怪交叉示例了所选分析能量窗口对暗物质实验结果的影响。在证明XENON 10选择分析的窄能窗确实是这种交叉的原因之后，得到了确定实验应该使用的反冲能窗的高能量极值的方法。
2009-10-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Direct detection of mirror helium dark matter in the CRESST-III experiment
在镜像暗物质的背景下，银河系暗晕的主要质量成分是镜像氦离子。如果存在动力学混合相互作用，镜像氦可以与普通物质相互作用。镜像氦相当轻，$m \simeq 3.73$ GeV，在直接探测实验中通常产生亚keV的反冲。最近，CRESST-III实验已经开始探测亚keV的反冲能区，是目前对这种粒子最灵敏的探测器。我们在这里指出，在CRESST-III实验中获得的低能量反冲数据中看到的小过量是一致的，如果动力学混合参数是$ε\approx 5 \times 10^{-10}$周围的镜像氦散射。这种动力学混合强度位于小尺度结构考虑所支持的估计范围内。
2018-07-19 astro-ph.GA hep-ph
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。
2008-07-14 astro-ph hep-ph
Implications of the CDMS result on Dark Matter and LHC physics
在基于SO（10）非超对称大统一理论的标量暗物质模型中，对暗物质的电弱对称破缺（EWSB）和正确的热残余密度的要求预示了大的自旋无关直接探测截面。将CDMS信号事件解释为DM在原子核上的反冲，我们研究了这一假设对EWSB，希格斯玻色子质量和在LHC实验中直接产生标量DM的影响。结果表明，这种解释表明，相对轻的DM，M_DM ~ O（100）GeV，在LHC与自旋无关的直接DM检测截面相关的大对产生截面。次轻暗标量S_NL被预测为长寿命的，提供了两个轻子或喷流的位移顶点加上丢失的横向能量的独特实验特征。
2009-12-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The unbearable lightness of being: CDMS versus XENON
CDMS-II合作组报告了3个在硅探测器中发生的事件，这些事件与银河系暗物质粒子散射引起的核反冲一致，这些粒子的质量约为8.6 GeV，中子截面约为2 x 10^-41 cm ^2。虽然XENON 10实验的先前结果被认为排除了暗物质等粒子，但我们通过重新分析XENON 10数据发现情况并非如此。然而，XENON 100实验的上限仍然存在一些张力，独立于银河系暗物质分布的天体物理学不确定性。我们探索可能的方式来改善这种紧张局势，通过改变暗物质相互作用的性质。然而，即使使用标准耦合，轻暗物质与CDMS和氙10/100都是一致的。
2013-07-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Contamination of Dark Matter Experiments from Atmospheric Magnetic Dipoles
暗物质与重原子核（氘、锗、硅、钠）的碰撞可能会产生反冲，在直接搜索实验中可以观察到。然而，鉴于其中一些实验产生了相互矛盾的信息，值得一问的是，除了暗物质之外的物理学是否会产生类似的核反冲。我们研究在什么条件下，大气中产生的中性粒子与一个相对较大的磁偶极矩可以伪造的暗物质信号。我们认为，一个非常明确的流量可以解释的信号在DAMA/LIBRA，CDMS/Si和CoGeNT一致的边界从XENON 100和CDMS/Ge。为了探索这种情况下的可解释性，我们讨论了一个具体的模型与10-50兆电子伏的不育中微子，最近提出来解释LSND和MiniBooNE异常。
2013-10-14 hep-ex hep-ph
Mirror Dark Matter and Electronic Recoil Events in XENON1T
最近，XENON1T实验报告了在电子反冲光谱中可能检测到过量。这样的过度可能表明新物理学的存在。在这项工作中，我们认为镜电子与普通电子通过光子$-$镜光子动力学混合与参数$ε\sim 10^{-12}(n_{\rm e'}/0.2{\rm cm^{-3}})^{-1/2}({v_{\rm c}^0/5\times 10^{9}~{\rm cm~s^{-1}}})^{1/2}$的散射可以解释过量的电子反冲事件在XENON 1T，其中$n_{\rm e'}$是镜电子的密度和$v_{\rm c}^0$是截止速度的镜电子到达地球。有趣的是，解释XENON1T电子反冲谱过剩的这个参数与Darkside50的约束是一致的。
2021-08-16 astro-ph.HE hep-ph
DAMA annual modulation is not due to electron recoils from Plasma/Mirror Dark Matter with Kinetic Mixing
如果暗物质是由新的基本粒子组成的，地球绕太阳的轨道运动可能会导致这些粒子在地面探测器中相互作用的速率每年发生变化。DAMA协作已经在12 $σ$置信水平下确定了其事件发生率的年度调制。先前提出的一种解释是“等离子体暗物质”（例如镜像暗物质），它会通过动力学混合的相互作用在探测器中产生电子反冲。我们进行卡方拟合优度测试的这个等离子体暗物质模型DAMA/LIBRA调制幅度，拒绝了假设的等离子体暗物质的解释，这个数据在大于7 $σ$。
2020-11-05 hep-ph
One Model Explains DAMA/LIBRA, CoGENT, CDMS, and XENON
许多实验通过探测相对低能量的核反冲来寻找暗物质。然而，由于能量在1-100 KeV范围内的普通物理事件是司空见惯的，所有关于信号或信号缺失的声明都取决于详尽的校准和背景排除。我们记录了许多奇怪的和一致的差异之间的背景，中子可以产生与图片的中子和索赔的中子校准发现在暗物质文献。许多中子的实际物理学要么被低估，要么被低估，这为当前的数据开辟了新的解释。到目前为止所看到的所有信号，包括那些暂时提出的，如CoGENT，或大胆的声明和DAMA/LIBRA的时间依赖性，似乎是一致的中子诱导的背景。与此同时，实验组有责任证明他们的主张，没有可能的背景可能是重要的，不是我们的。现有的关于背景的假设由实验陈述，在表面价值上被接受，并作为出版物，使各种中子引起的事件有可能被登记为暗物质信号。
2010-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Mirror dark matter will be confirmed or excluded by XENON1T
镜像暗物质，其中暗物质驻留在一个隐藏的部门完全同构的标准模型，可以探测通过直接检测实验的核和电子反冲，如果动力学混合相互作用存在。事实上，动力学混合相互作用似乎是一致的小尺度结构的先决条件：螺旋星系周围的镜像暗物质晕是耗散的-通过暗光子发射损失能量。这种持续的能量损失需要大量的能量输入，这可以通过超新星核心的动力学混合诱导过程从普通超新星中获得。天体物理学的考虑，从而给出了一个较低的限制动力学混合强度，并在直接检测实验中的核和电子反冲率的下限确实可以估计。我们在这里表明，潜在的所有可行的参数空间将在即将到来的氙实验，包括LUX和XENON 1 T探测。因此，我们预计这些实验将提供一个明确的测试镜像暗物质假设。
2016-09-22 astro-ph.GA hep-ph
A comprehensive analysis of the dark matter direct detection experiments in the mirror dark matter framework
镜像暗物质提供了一个框架来解释现有的暗物质直接探测实验。在这里，我们面对这个理论与最新的实验数据，注意各种已知的系统的不确定性，在淬火因子，探测器分辨率，银河系的旋转速度和速度色散。我们进行了详细的分析DAMA和CoGeNT实验假设一个可以忽略不计的通道分数，并发现数据可以完全解释内的镜像暗物质的框架。我们还表明，镜像暗物质候选人可以解释最近的数据从CDMS/Ge，EdelweissII和CRESSTII实验，我们指出的方法，在不久的将来，该理论可以进一步测试。
2010-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Direct Detection of Dark Matter Electromagnetic Dipole Moments
具有电磁偶极矩的暗物质候选者可以在规范介导或人工色模型中作为暗重子出现。这些暗物质候选者在直接探测实验中主要通过磁和/或电偶极矩与原子核相互作用。散射截面依赖于核的磁矩和核电荷，并具有红外增强相比，典型的WIMP常数接触相互作用，导致独特的核反冲能谱。这些特征导致DAMA实验与CDMS或XENON实验相比信号增强。DAMA的正结果，以及CDMS和XENON的零结果，与具有磁偶极矩和质量约为10 GeV的暗物质粒子一致。质量高达数十TeV的偶极暗物质可以产生显著的直接探测信号。
2010-07-30 astro-ph.CO hep-ph
DAMA/LIBRA and leptonically interacting Dark Matter
我们考虑了暗物质（DM）只与轻子有树级相互作用的假设。这样一个框架，其中DM反冲对原子中的电子绑定，已被提出作为一个解释每年调制的闪烁信号在DAMA/LIBRA相对于没有一个信号的核反冲在实验中，如CDMS或XENON10。然而，即使在这样一个亲轻子DM的情况下，也存在环诱导的DM-强子相互作用，其中从虚轻子发射的光子耦合到核的电荷。使用一般的有效场论方法，我们表明，如果这样的相互作用是在一个或两个回路的水平，然后DM-核散射占主导地位的DM-电子散射。这是因为后者受到束缚态波函数的抑制。一个得到的情况类似于标准的DM-核散射分析与相当大的张力之间的DAMA和CDMS/XENON10的结果。这一结论不适用于DM和轻子之间的赝标或轴向矢量耦合的情况，在那里，圈图消失。在这种情况下，根据DM电子散射对DAMA信号的解释强烈地不受信号的光谱形状的影响。此外，如果DM可以湮灭为中微子或τ轻子，所需的截面被排除了许多数量级使用的超神冈束缚的中微子从DM湮灭在太阳。
2009-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting XENON100's Constraints (and Signals?) For Low-Mass Dark Matter
虽然CoGeNT和CDMS实验的观测结果被解释为低质量（~7-10 GeV）暗物质粒子的可能信号，但XENON 100合作的限制似乎与这一假设不相容，至少在表面上是这样。在本文中，我们重新审视氙100的约束暗物质在这个质量范围内，并考虑如何各种不确定性和假设可能会改变这一结论。我们还注意到，虽然XENON 100的两个核反冲候选者都表现出非常低的电离闪烁信号比率，使其难以归因于已知的电子或中子背景，但它们与CoGeNT和CDMS所青睐的质量范围内的暗物质粒子的起源是一致的。我们认为，较低的，但并非难以置信的，值的相对闪烁效率的液体氙（L_eff），并在氙100的电场（S_nr）的液体氙的闪烁信号的抑制，这两个事件可以始终引起暗物质粒子的质量和截面的范围内的CoGeNT和CDMS青睐。如果这种解释是正确的，我们预测，LUX实验，具有显着更高的光产额比氙100，应该观察到暗物质诱导的事件在可观察的速度约3-24个月。
2013-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Direct Detection of Mirror Matter in Twin Higgs Models
我们探讨了在直接探测实验中发现镜像重子和镜像孪生希格斯模型的电子的可能性，在这种情况下，这些粒子构成所观察到的DM的子组件。我们考虑一个框架中的镜像费米子是亚纳米充电，作为动力学的光子和它的镜像对应物之间的混合的结果。我们考虑核反冲和电子反冲实验。事件发生率取决于镜DM的电离部分，也取决于它在星系中的分布。由于镜像DM是耗散的，在地球的位置，它可能是晕的形式，也可能坍缩成盘，这取决于冷却速率。对于一个给定的镜像DM丰度，我们确定预期的事件率在直接检测实验的电离晕，电离盘，原子晕和原子盘的限制情况下。我们发现，通过利用不同实验的互补性，不仅可以建立镜像暗物质的多组分性质，而且可以建立其在星系中的分布。此外，对反冲能的研究可能能够确定镜面扇区组成部分的质量和电荷。通过证明镜像氦的质量和电荷是镜像氢的整数倍，这些实验有可能区分理论的镜像性质。我们还仔细考虑镜像等离子体屏蔽效应，表明在地球上捕获镜像暗物质粒子对直接探测信号的影响最大。
2021-04-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Gravitational-wave signatures of mirror (a)symmetry in binary black hole mergers: measurability and correlation to gravitational-wave recoil
本研究探究双黑洞并合中镜像不对称性的引力波表征量斯托克斯赝标量$V_{\ m GW}$，发现其与最终黑洞螺旋度线性相关，且NRSur7dq4模型可在高信噪比下无偏测量该量。
2025-10-30 gr-qc hep-ph
Spheroidal galactic halos and mirror dark matter
镜像物质被认为是暗物质的候选者。它有几个非常有吸引力的特点，包括自动稳定性和黑暗，能够模仿冷暗物质的广泛特征，而在线性密度扰动制度，并与所有直接暗物质搜索实验的一致性，无论是消极的（如CDMS II）和积极的（DAMA）。在本文中，我们考虑一个重要的未解决的问题：是否有合理的理由来解释为什么大多数的镜像物质在螺旋星系中存在的形式的气体{ \it spheroidal}星系晕周围的普通物质{ \it磁盘}？我们计算了一个数量级的估计，一个典型的螺旋星系的镜像光子光度今天是大约$10^{44}$尔格/秒。有趣的是，这种能量损失率与普通超新星爆炸提供的能量相似。我们讨论的情况下，超新星的力量可以用来加热镜像物质晕的气体部分，从而防止其崩溃的磁盘。在我们的分析中，{ \it宏观}普通镜不对称性起着基本的作用。
2004-07-26 astro-ph hep-ph
Implications of the DAMA and CRESST experiments for mirror matter-type dark matter
如果把镜像物质与宇宙中的非重子暗物质等同起来，那么镜像原子可能是银河系暗物质晕的重要组成部分。镜像物质可以通过引力和光子-镜像光子动力学混合相互作用与普通物质相互作用-导致镜像带电粒子与具有有效电荷$εe$的普通光子耦合。这意味着镜像原子的原子核可以从普通原子的原子核上弹性散射，导致核反冲，这可以在现有的暗物质实验中检测到。我们表明，暗物质实验最敏感的这种类型的暗物质候选人（通过核反冲签名）是DAMA/NaI和CRESST/蓝宝石实验。此外，我们表明，DAMA/NaI实验获得的令人印象深刻的年度调制信号可以解释为镜像物质型暗物质的$|ε| \sim 4 \times 10^{-9}$和DAMA的绝对速率测量以及CRESST/蓝宝石数据的支持。这一$|ε|$值与从各种太阳系异常情况中获得的值一致，包括先驱者航天器异常、异常陨石事件和小行星爱神星上缺乏小陨石坑。它也与标准BBN一致。
2004-02-03 astro-ph hep-ph
An optimistic CoGeNT analysis
受最近提出的毫荷电原子暗物质（MADM）模型的启发，我们分析了几类光暗物质模型相对于CoGeNT调制和未调制的数据，并从CDMS，XENON 10和XENON 100的约束。从原始CoGeNT数据集中删除表面污染事件后，我们发现所有这些数据的可接受的拟合（但调制部分的信号作出统计上的小贡献），使用稍微宽松的假设在低反冲能量的零实验的响应，并假设一个未知的调制背景在CoGeNT数据反冲能量高于1.5 keVee。我们比较适合的MADM-非弹性磁性暗物质的一个例子-那些标准的弹性和非弹性散射光WIMP（eDM和iDM）。iDM模型给出了最佳拟合，MADM紧随其后。然而，DAMA年度调制的暗物质解释不能与这些结果兼容。我们发现，列入潮汐碎片成分的暗物质相空间分布改善了适合或有助于缓解紧张与氙约束。
2012-12-17 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Differentiating hidden sector dark matter from light WIMPs with Germanium detectors
轻WIMP暗物质和隐藏扇区暗物质已被提出来解释DAMA，CoGeNT和CRESST-II数据。这两种方法的特点是暗物质粒子在原子核上的自旋无关的弹性散射。轻WIMP暗物质调用一个单一的粒子物种，通过接触相互作用与普通物质相互作用。相比之下，隐藏扇区暗物质通常是多组分的，并且被假设通过无质量介质的交换来相互作用。这种隐藏的扇形暗物质因此预测了由于这种动力学而急剧上升的核反冲光谱$dR/dE_R \sim 1/E_R^2$，而WIMP暗物质预测了一个敏感地依赖于WIMP质量的光谱$m_χ$。我们比较和对比这两个非常不同的可能来源的CoGeNT低能量过剩。在相关的能量范围内，这两个理论预测的反冲光谱大致同意提供$m_χ\simeq 8.5$ GeV-接近的值有利于从拟合CoGeNT和CDMS低能数据。即将进行的实验包括C-4、CDEX和MAJORANA演示器，预计将提供低能锗反冲光谱的合理精确测量，包括年度调制幅度，这应该区分这两种理论可能性。
2012-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Extended Maximum Likelihood Halo-independent Analysis of Dark Matter Direct Detection Data
我们扩展和纠正最近提出的最大似然晕独立的方法来分析未分组的直接暗物质检测数据。我们用一个暗物质粒子必须给予原子核一个给定的反冲能的最小速度来代替反冲能作为自变量。这具有允许我们将该方法应用于任何类型的目标成分和相互作用的优点，例如，具有一般动量和速度依赖性，以及具有弹性或非弹性散射。我们证明了该方法，并提供了一个严格的统计解释的结果。作为第一个应用程序，我们发现，对于暗物质粒子与弹性自旋无关的相互作用和中子质子耦合比$f_n/f_p=-0.7$，由CDMS-II-Si观察到的信号的WIMP解释是兼容的所有其他实验与零结果所施加的约束。我们还发现了一个类似的兼容性放热非弹性自旋无关的相互作用与$f_n/f_p=-0.8$。
2015-11-28 hep-ph
XENON1T implications for the DAMA annual modulation: The good, the bad and the ugly
先前的工作认为DAMA年度调制信号可能是由于等离子体暗物质模型中的电子反冲。作者提出了一个假设镜像暗物质并具有地球束缚暗物质对探测器的碰撞屏蔽的具体模型[arXiv：1806.04293]。这种解释预测了氙1T实验中的低能电子反冲信号。鉴于在XENON1T中观察到的过量电子反冲，我们重新检查了该模型对DAMA和XENON1T的预测。
2020-11-05 hep-ph
Direct Detection of Strongly Interacting Sub-GeV Dark Matter via Electron Recoils
我们认为直接检测搜索亚GeV的暗物质通过电子散射在暗物质和普通物质之间存在大的相互作用。地壳、大气和屏蔽材料中的电子和原子核的散射会减弱地面探测器预期的局部暗物质通量，因此此类实验在某些临界截面以上对暗物质失去灵敏度。我们研究了各种模型，包括暗物质与一个重的和超轻的暗光子，通过电偶极矩，并专门与电子相互作用。对于暗光子介质和电偶极相互作用，暗物质-电子散射截面直接与暗物质-核截面相关，并且核相互作用通常主导衰减过程。我们从几个实验- SENSEI，CDMS-HVeV，XENON 10，XENON 100和DarkSide-50 -使用蒙特卡罗模拟和分析估计的组合，确定不同的暗物质模型的排阻带。我们还推导出位于不同深度和曝光范围的探测器的投影灵敏度，并计算SNOLAB的SENSEI和Modane的DAMIC-M的投影灵敏度。最后，我们讨论了达到高截面和调制签名的小气球和卫星携带的探测器敏感的电子反冲，如跳跃CCD。这样的探测器可以潜在地探测不受约束的参数空间在高横截面的次主导成分的暗物质与一个大质量的，但超轻，暗光子相互作用。
2019-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Shielding of a direct detection experiment and implications for the DAMA annual modulation signal
以前的工作认为，在等离子体暗物质模型的框架下，DAMA年度调制信号可以用电子反冲一致地解释。在镜像暗物质的特定情况下，这种解释需要一个有效的低速截止，$v_c \gtrsim 30,000$ km/s，用于检测器上的晕镜电子分布。我们在这里表明，这种截止可以导致从晕风由于地球束缚的暗物质的探测器的碰撞屏蔽。我们还表明，屏蔽效应可以调和的动力学混合参数值从直接检测实验推断的值有利于从小尺度结构的考虑，$ε\approx 2 \times 10^{-10}$。
2018-12-18 astro-ph.GA hep-ph
Inelastic Dark Matter
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。
2001-01-15 astro-ph hep-ph
Shedding Light on Mirror Dark Matter Using CDEX
本文利用CDEX-10数据约束镜像暗物质的光子动力学混合参数，并预测CDEX-300将显著提升灵敏度，超越现有实验限制。
2025-08-06 hep-ph
Constraints on inelastic dark matter from XENON10
有人认为，从探测器靶核非弹性散射的暗物质粒子可以解释DAMA调制信号（解释为粒子暗物质的证据）与CDMS-II和XENON 10的零结果的明显不相容性。在非弹性相互作用的暗物质的预测是一个低能量事件的抑制，并在更高的核反冲当量能量的核反冲事件的人口。这与众所周知的弹性相互作用情况下下降指数谱的预期形成鲜明对比。我们提出了一个新的分析氙10暗物质搜索数据扩展到E $_{nr}=75$ keV核反冲当量能量。我们的结果排除了一个显着的区域，以前允许的参数空间中的非弹性相互作用的暗物质的模型。特别是，发现暗物质粒子质量$m_χ\gtrsim150$ GeV是不利的。
2010-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Resolving astrophysical uncertainties in dark matter direct detection
我们研究了银河系暗物质粒子的假设速度分布对核反冲探测器结果解释的影响。通过将实验数据转换为变量，使天体物理学的未知数变得明确，不同的实验可以在没有关于暗物质晕的隐含假设的情况下进行比较。我们扩展这个框架，包括年度调制信号，以及多个目标元素。最近的结果DAMA，CoGeNT和CRESST-II可以带入协议，如果速度分布是非常各向异性的，从而允许一个大的调制分数。然而，CDMS和XENON的限制不能通过单独诉诸这种天体物理不确定性来回避。
2012-02-29 astro-ph.CO hep-ph
Detectability of Weakly Interacting Massive Particles in the Sagittarius Dwarf Tidal Stream
人马座矮球状星系（Sgr）的潮汐流可能正在向太阳系倾泻暗物质，并贡献了我们星系晕局部密度的约（0.3- 23）%。如果人马座星系中含有WIMP暗物质，则在直接暗物质探测中，来自WIMP流的额外贡献会在能量反冲谱中产生阶梯状特征。对于我们对流速度（300 km/sec）和方向（包含Sgr矮星及其碎片的平面）的最佳估计，计数率在6月28日达到最大值，在12月27日达到最小值（对于大多数反冲能量），并且台阶的位置每年都以与计数率相反的相位振荡。在CDMS实验中，对于60 GeV的WIMP，步骤的位置在35和42 keV之间振荡，并且对于最有利的流密度，流应该是可检测的，在11 sigma水平，在四年的数据与10 keV的能量箱。计划中的大型探测器，如XENON，CryoArray和定向探测器DRIFT也可能能够识别Sgr流。
2004-08-13 astro-ph hep-ph
Direct Detection Constraints on Superheavy Dark Matter
宇宙中的暗物质可能由超重粒子（质量>~ 10^10 GeV）组成。这些粒子可以通过原子核弹性散射中产生的核反冲来检测。我们估计在直接暗物质搜索实验中强相互作用超大质量粒子（simpzillas）的可观测率。考虑了地球和实验屏蔽中的simpzilla能量损失。根据最近的EDELWEISS和CDMS结果，排除了最自然的simpzillas情景。暗物质只有在超重粒子与正常物质的相互作用很弱，或者它们的质量超过10^15 GeV时，才能由超重粒子组成。
2004-01-26 astro-ph hep-ex hep-ph
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。
2008-07-11 astro-ph hep-ex hep-ph
GENIUS and the Genius TF: A New Observatory for WIMP Dark Matter and Neutrinoless Double Beta Decay
介绍了GENIUS的提议，并概述了它的一些物理潜力。针对DAMA和CDMS实验结果的矛盾，提出了一种新的实验装置--Genius TF。Genius TF可以同时利用WIMP核反冲信号和WIMP年调制信号探测DAMA证据区。此外，它可以证明探测器技术在GENIUS装置中实施的长期可行性，从这个意义上说，这将是实现GENIUS实验的第一步。
2001-03-07 hep-ph
Luminous Dark Matter
我们提出了一个暗物质模型，在该模型中，直接探测实验中的信号来自电磁能量沉积，而不是核能量沉积。这可以为DAMA提供一种新的解释，同时避免许多直接的检测限制。暗物质态被取为与另一态几乎简并。这些状态自然地通过偶极矩算子连接，该偶极矩算子可以给出两个状态之间的主导散射和衰变模式。DAMA的信号则来自地球中的暗物质散射到激发态，并通过探测器中的单个光子的发射衰减回基态。该模型在直接检测实验中具有独特的特征。探测器的密度和化学成分无关紧要，只有总体积会影响事件发生率。此外，光谱是单能线，可以很好地拟合DAMA信号。如果CDMS和XENON100分析它们的低能电子反冲事件，这个模型很容易在实验中得到检验。
2011-01-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Physics from solar neutrinos in dark matter direct detection experiments
下一代的暗物质直接探测实验将对相干中微子-核和中微子-电子散射都敏感。这将使他们能够探索太阳物理学的各个方面，进行迄今为止最低能量的弱角测量，并探索新理论对光介质的贡献。在这篇文章中，我们计算预计在几个暗物质直接探测实验中由于太阳中微子的核和电子反冲率，并使用这些估计来量化未来测量的中微子通量，弱混合角和太阳观测值的误差，以及限制在中微子部门的新物理。我们的分析表明，在第二代实验（超级CDMS和LZ）的太阳中微子事件的组合率可以产生一个测量的$pp$流量的2.5%的精度通过电子反冲，并略有改善$^8$ B流量的测定。假设氩相质量较低，那么像DARWIN这样的吨级规模实验可以将$pp$和硼-8中微子通量的不确定性降低到1%以下。最后，我们使用LUX，SuperCDMS和CDMSlite的当前结果来设置中微子与电子或原子核之间新的相互作用的界限，并表明未来的直接检测实验可用于设置与光介质相关的参数空间的互补约束。
2016-07-08 hep-ph
Direct detection of electromagnetically interacting ultraheavy dark matter
University of Hawai’i（夏威夷大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
该研究推导了光子介导的核相互作用下超重暗物质的直接探测限制，约束了多个现有实验的参数空间，突破了此前液氙和半导体探测器的上限，填补了暗物质质量低于10^12 GeV时的探测窗口。
2026-08-19 hep-ph
Mirror and hidden sector dark matter in the light of new CoGeNT data
CoGeNT合作最近提供了在15个月内收集的新数据。除了更精确地测量核反冲候选事件的光谱外，他们还宣布了年度调制信号的证据。我们研究的背景下，镜像/隐藏部门的暗物质模型这些新的结果的影响。我们发现，新的CoGeNT数据可以在这个框架内解释与DAMA年度调制信号的参数空间一致，和其他实验的零结果。我们还指出，在低能量的CoGeNT光谱观察到遵守$dR/dE_R \propto 1/E_R^2$，这表明，暗物质通过卢瑟福散射，而不是更常见的假设接触（四费米子）相互作用。
2011-07-20 astro-ph.CO hep-ph
Can dark matter - electron scattering explain the DAMA annual modulation signal?
在DAMA/NaI和DAMA/Libra实验中观察到的每年调制的$\sim$ keV振荡可能是由于暗物质-电子散射。考虑到LUX、SuperCDMS和其他实验对核反冲率的严格限制，这种解释现在受到青睐。我们认为，多组分暗物质模型具有质量$\sim$ MeV的轻暗物质粒子可以潜在地解释数据。一个具体的例子，动力学混合镜暗物质，被证明具有正确的广泛的属性，一贯解释实验通过暗物质-电子散射。如果这是DAMA实验中发现的年度调制信号的解释，那么恒星的周日调制信号也是可以预期的。我们指出，DAMA实验的数据显示，在2.3 $σ$ C. L.附近的日变化。相位与预期一致。DAMA实验的这种电子散射解释可以在大型氙实验（LUX，XENON 1 T，...）中进行探测，以及在低阈值实验（CoGeNT，CDEX，C4，...）通过寻找每年和每天调制的电子反冲。
2014-11-28 astro-ph.GA hep-ph
Can dark matter - electron scattering explain the DAMA annual modulation consistent with XENON100 constraints?
多年来，在DAMA/NaI和DAMA/Libra实验中每年都观察到调制$\sim$ keV辐射。一个暗物质-电子散射的解释，现在赞成给予严格的约束，LUX，SuperCDMS和其他实验获得的核反冲率。最近，XENON 100实验观察到它们的电子反冲事件（2.8 $σ$ C.L.）相位与DAMA实验一致。然而，他们也发现了未调制速率的严格上限，这表明任何对这些年度调制的暗物质-电子散射解释都必须涉及大的调制分数$\stackrel{>}{\sim} 50\%$。在这里，我们将讨论在何种程度上，这些结果可能能够容纳在多组分暗物质模型具有轻暗物质粒子的质量$\sim$兆电子伏，专注于镜面暗物质的情况下的明确性。日变化作为检验这类模型的一种手段的重要性也进行了讨论。
2016-06-29 astro-ph.GA hep-ph
Direct Detection Anomalies in light of $Gaia$ Data
盖亚卫星的测量大大增加了我们对太阳附近暗物质速度分布的了解。有证据表明附近存在多个冷结构，包括相对于太阳反向旋转的高速流。在直接探测实验（如DAMA/Libra）中，这股流可以显著改变反冲能量的光谱，并增加暗物质的年度调制。我们重新分析了Xenon 1 T，CDMSlite，PICO-60和COSINE-100的实验极限，并将其与DAMA/Libra实验的结果进行了比较。虽然我们发现暗物质速度分布的这个新的组成部分可以大大提高DAMA/天秤座数据的拟合，但其他实验的零结果，特别是Xenon 1 T，继续排除了对DAMA/天秤座信号的自旋独立和自旋相关解释的弹性和非弹性散射。
2019-10-02 astro-ph.CO hep-ph
Energy Dependence of Direct Detection Cross Section for Asymmetric Mirror Dark Matter
在最近的一篇论文中，四位作者提出了一类暗物质模型，其中广义宇称对称性导致宇宙的暗物质丰度与重子不对称性相等，并预测暗物质质量约为5 GeV。在这篇文章中，我们将探讨如何在直接搜索实验中测试这个模型。特别是，我们指出，如果暗物质恰好是镜像中子，直接检测截面具有独特的功能，它增加在低反冲能量不同于传统的WIMP的情况下。值得注意的是，预测的自旋相关散射可以对总的直接探测率做出重要贡献，特别是对于轻核。在这种情况下，人们可以解释最近的DAMA和CoGeNT结果。
2010-07-27 astro-ph.HE hep-ph
EWSB from the soft portal into Dark Matter and prediction for direct detection
标量暗物质（DM）可以与希格斯玻色子--进入DM的“软”入口--有维度的耦合，这被预测为不受SO（10）大统一理论的抑制。维数耦合可以很大，μ/v >> 1，而不破坏低能理论的微扰性，直到GUT尺度。我们表明，软门户DM自然触发辐射EWSB通过大1-循环DM修正的有效电位。在这种情况下，EWSB，DM热冻结截面和DM在核上的散射都是由相同的耦合，预测DM质量范围为700 GeV< M_{DM} < 2 TeV。与自旋无关的直接探测截面与目前的实验灵敏度相当，可以解释CDMS II的反冲事件。
2009-12-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Model Independent Form Factors for Spin Independent Neutralino-Nucleon Scattering from Elastic Electron Scattering Data
中性子-核子与各种原子核相互作用速率的理论计算对于指导暗物质研究如CDMS、EDELWEISS、ZEPLIN和其他实验具有重要意义，因为它们被用来建立WIMP-质子截面的上界。这些相互作用速率和截面通常用标准的、一个或两个参数模型依赖的核形状因子来计算，其可能不精确地反映所讨论的特定核的实际形状因子。众所周知，弹性电子散射可以非常精确地确定球形或近球形核的核形状因子和核电荷密度。我们使用来自弹性电子散射数据的电荷密度来计算模型无关的，分析形状因子的各种目标核的重要暗物质搜索，如硅，锗，硫，钙等。我们发现，对于1-100 keV范围内的核反冲，当使用与模型无关的形状因子时，截面和速率存在显著差异：在30 keV核反冲下，形状因子的平方对于$^{28}$ Si相差1.06倍，对于$^{40}$ Ca相差1.11倍，对于$^{70}$ Ge相差1.27倍，而对于$^{129}$则相差1.92倍。我们显示了不同的形状因子的效果上的上限WIMP质子横截面与一个假设的$^{70}$锗探测器在100千克-天的有效曝光。具有各种参数选择的Helm形状因子与最佳（傅立叶贝塞尔）形状因子最多相差10- 20%，并且如果选择参数来模拟实际核密度，则可以接近它好于1%。
2007-08-13 hep-ph
Implications of CoGeNT's New Results For Dark Matter
CoGeNT合作最近公布了他们前15个月的数据结果，包括测量核反冲候选事件的光谱以及这些事件的时间变化。这些结果似乎与相对较轻的暗物质粒子与原子核弹性散射的预期信号一致。在本文中，我们独立地分析了CoGeNT收集的数据集，并探讨了这些结果对暗物质的影响。我们发现，观测到的光谱和速率与质量在4.5-12 GeV范围内的暗物质粒子的起源一致，核子的弹性散射截面约为~10^-40 cm ^2。我们证实了CoGeNT合作的结论，即数据还包括一个有点统计学意义（2.7西格玛）的年度调制指示，相位，周期和振幅与预测的暗物质一致。CoGeNT的相位也与DAMA/LIBRA合作报告的年度调制一致。我们还讨论了CDMS和XENON 100报告的无效结果，并评论了其他实验的前景，以检测一个暗物质粒子与CoGeNT所暗示的属性。
2011-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Effect of Nuclear Response Functions in Dark Matter Direct Detection
我们研究了核响应函数的影响，如[Fitzpatrick et al，arXiv：1203.3542]中所述，在动机良好的UV完成的背景下，对暗物质（DM）的直接检测，包括电偶极子和磁偶极子，anapole，自旋轨道和伪标量介导的DM。总之，这些包含了从[Fitzpatrick et al，arXiv：1203.3542]的非相对论有效理论中提取的六个核响应中的五个（第六个难以UV完成），其中六个组合中的两个对应于标准的自旋无关和依赖响应。从现有的直接检测实验的约束，我们发现，只有COUPP约束，由于其沉重的碘目标具有较大的角动量和不成对的自旋，其大的能量范围的灵敏度，是大大修改的新的响应相比，将推断使用标准的形状因子模型的响应的能量依赖性。对于氙和锗等重靶，反冲能增加时新的核反应行为可能与标准反应行为有很大不同，但这对LUX、XENON100和CDMS等实验的约束几乎没有影响，因为这些实验中检测到的最大核反冲能相对较低。我们利用新的核响应模拟80和250 GeV DM候选者的模拟数据，以突出它们可能如何影响假定的信号，并发现新的响应是最重要的动量抑制的相互作用，如磁偶极子或伪标量介导的相互作用时，目标是相对较重的（如氙和碘）。
2014-01-15 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Direct Detection with Non-Maxwellian Velocity Structure
暗物质粒子的速度分布函数预计将显示出显着偏离麦克斯韦-玻尔兹曼分布。这可能对直接探测实验中预测的暗物质-核子散射率产生深远的影响，特别是对于散射对分布的高速尾部敏感的暗物质模型，如非弹性暗物质（iDM）或光（几GeV）暗物质（LDM），以及需要高能量反冲事件的实验，如许多方向敏感的实验。在这里，我们确定的速度分布函数从两个最高分辨率的数值模拟银河系暗物质结构（通过Lactea II和GHALO），并研究这些方案的影响。对于定向检测，我们发现，所观察到的偏离麦克斯韦-玻尔兹曼增加了信号的对比度，并改变了入射DM粒子的典型方向。对于iDM，在直接检测实验中的预期信号发生了显着变化：年度调制可以增强两倍以上，与CDMS相比，DAMA的相对速率可以改变一个数量级，而与CRESST相比，DAMA的相对速率可以改变两倍。信号的频谱也可能发生显著变化，由于子结构而产生许多特征。对于LDM，光谱效应较小，但确实出现了改善与现有实验兼容性的变化。我们发现，调制的相位可以依赖于能量，这将有助于区分背景，如果它被发现。
2009-12-12 astro-ph.GA hep-ph
The Empirical Case For 10 GeV Dark Matter
在这篇文章中，我总结并讨论了大量的证据，这些证据支持暗物质以大约10 GeV的粒子形式存在。这些证据包括来自银河系中心的伽马射线的光谱和角分布，来自银河系射电灯丝的同步辐射，来自内星系的弥散同步辐射（“WMAP Haze”）以及来自直接探测实验DAMA/LIBRA，CoGeNT和CRESST-II的低能信号。这些观测结果可以用相对较轻的暗物质粒子来解释，暗物质粒子的湮灭截面与简单热遗迹的预测一致（σ v ~ 10^-26 cm^3/s），并且在银河系晕中的分布与模拟预测一致。相比之下，伽马射线和同步加速器信号的天体物理学解释并没有成功地适应这些观测。同样，DAMA/LIBRA观测到的年度调制相位（现在得到CoGeNT的支持）与所有已知或假设的调制背景不一致，但与暗物质散射的预期非常一致。这种情况是符合所有现有的间接和对撞机的限制，以及由CDMS放置的限制。如果液态氙对极低能量核反冲的反应相对于以前的评估有所抑制，或者如果暗物质与质子和中子具有不同的耦合，则可以实现与氙基实验的一致性。
2012-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Exothermic Double-Disk Dark Matter
如果暗物质（DM）的次主导成分通过远程暗力载体相互作用，它可能会冷却并坍塌，在银河系内形成复杂的结构，例如旋转的暗盘。这种情况最近被提出，并被称为“双盘暗物质“（DDDM）。本文考虑了DDDM保持在宇宙学长寿命激发态并能在核上发生散射的可能性（ExoDDDM）。我们调查了ExoDDDM直接检测的现状，发现ExoDDDM可以很容易地解释最近宣布的在CDMS-Si上观察到的~3 sigma过量，几乎所有的90%最佳拟合参数空间都与其他实验（包括XENON 10和XENON 100）的限制完全一致。在没有依赖于同位旋的耦合的情况下，这种一致性需要质量通常在5-15 GeV范围内的轻DM。ExoDDDM的假设可以在直接检测实验中通过其峰值反冲光谱，降低的年度调制幅度，以及在某些情况下，其新颖的时间依赖性进行测试。我们还讨论了未来的直接探测前景和额外的间接约束碰撞和太阳能捕获的ExoDDDM。作为理论上的原理证明，我们结合了放热DM模型和DDDM模型的特点，构建了一个完整的ExoDDDM模型，展示了所有需要的属性。
2013-07-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
First direct detection constraint on mirror dark matter kinetic mixing using LUX 2013 data
我们提出了一个直接检测搜索镜像暗物质相互作用的结果，使用从大型地下氙实验在2013年期间收集的数据，与95活天$\times$ 118公斤的曝光。在这里，液态氙中的镜面电子散射率的计算考虑了地球内部捕获的镜面暗物质的屏蔽效应。年度和昼夜调制的暗物质通量和氙原子壳效应也占。没有发现任何证据表明镜像暗物质相互作用引起的电子反冲信号，我们将在0.1和0.6千电子伏之间的局部镜像电子温度范围内的动力学混合参数的上限。这一限制表明显着改善了以前的实验约束，从orthopositronium衰变，并显着减少了允许的参数空间的模型。我们排除镜像电子温度高于0.3千电子伏在90%的置信水平，对于这个模型，并限制动力学混合低于这个温度。
2019-12-18 hep-ex hep-ph
Halo-Independent Direct Detection Analyses Without Mass Assumptions
直接探测实验的结果通常解释采用假设的暗物质的速度分布，结果在$m_χ-σ_n$平面。最近的方法是独立的DM晕速度分布已经开发出目前的结果在$v_{min}-\tilde{g}$平面，但这些反过来又需要一个假设的暗物质质量。在这里，我们提出了一个扩展的这些晕独立的方法暗物质直接检测，不需要一个基准选择的暗物质质量。通过将变量从$v_{min}$变换为核反冲动量（$p_R$），可以将任意暗物质质量的实验结果中与晕无关的全部内容压缩为一个新的晕积分变量（我们称之为$\tilde{h}(p_R)$）的函数。所有DM质量的常规非晕圈依赖性$\tilde{g}(v_{min})$图的整个系列通过简单的轴重标度直接从单个$\tilde{h}(p_R)$图中找到。通过考虑$\tilde{h}(p_R)$空间中的结果，人们可以确定两个实验是否对所有质量和所有物理上可能的晕不一致，或者对于暗物质质量的范围，结果对所有晕不一致，而不需要对不同的DM质量进行多个$\tilde{g}(v_{min})$图。我们进行了一个样本分析比较CDMS II Si事件的LUX，XENON10，和SuperCDMS使用我们的方法的零结果，并讨论如何通过施加一个有限的晕逃逸速度的物理合理的要求，可以加强质量无关的限制。
2015-05-12 hep-ph
Projected sensitivities of the LUX-ZEPLIN (LZ) experiment to new physics via low-energy electron recoils
LUX-ZEPLIN（LZ）是一种暗物质探测器，预计将获得世界领先的灵敏度，以检测通过核反冲与约7吨氙目标质量相互作用的弱相互作用大质量粒子（WIMP）。这份手稿提出了对几种互补电子反冲信号类型的低能信号的灵敏度预测：1）有效中微子磁矩和2）有效中微子毫电荷，均为pp链太阳中微子，3）太阳产生的轴子通量，4）形成银河系暗物质的类轴子粒子，5）隐藏光子，6）镜像暗物质，7）亲轻子暗物质。世界领先的灵敏度，预计在每种情况下，大5.6吨1000天的曝光和低预期率的电子反冲背景的$<$ 100 keV的能量制度的结果。始终使用一致的信号生成、背景模型和轮廓似然分析框架。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Novel Constraints on Spin-Dependent Light Dark Matter Scattering
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）；William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬恩理论物理研究所）
本文研究了SNO实验对轻暗物质粒子χ的自旋依赖相互作用灵敏度，通过重水反应产生MeV级暗物质，并推导出新的χ-核子自旋依赖截面约束。
2026-04-09 hep-ph
