CDMS II实验的最终暴露结果

第二次CDMSlite运行的WIMP搜索结果

WIMP-Search Results from the Second CDMSlite Run

CDMS低电离阈值实验（CDMSlite）使用在相对高的偏置电压下操作的低温锗探测器来放大声子信号，以寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。结果是从第二个CDMSlite运行与70公斤天的曝光，达到了低至56 eV的电子反冲的能量阈值。一个fiducialization削减减少背景低于先前报告的CDMSlite。对于质量在1.6和5.5 GeV/ $c^2$之间的WIMP-核子自旋无关截面，排除了新的参数空间.

改进了CDMS II锗数据的WIMP搜索范围

Improved WIMP-search reach of the CDMS II germanium data

CDMS II数据从5塔运行在苏丹地下实验室进行了再处理与改进的电荷脉冲拟合算法。两种新的分析技术，拒绝表面事件的背景被应用到612公斤天锗探测器WIMP搜索曝光。还通过将10 keV分析阈值降低至$\sim$ 5 keV来完成扩展分析，以增加接近8 GeV/ $c^2$的WIMP质量的灵敏度。揭盲后，在10 keV的沉积能量以上没有候选事件，在低阈值分析中有6个事件。这产生了最小的WIMP-核子自旋无关散射截面极限的$1.8 \times 10^{-44}$和$1.18 \times 10 ^{-41}$ cm $^2$在90\%的置信度为60和8.6 GeV/ $c^2$ WIMP，分别。对于60（8.6）GeV/ $c^2$ WIMP，这将先前的CDMS II结果提高了2.4（2.7）倍。

CDMS和EDELWEISS实验对WIMP的综合限制

Combined Limits on WIMPs from the CDMS and EDELWEISS Experiments

CDMS和EDELWEISS的合作结合了他们使用低温锗探测器直接搜索暗物质的结果。总数据集代表614 kg.d当量接触。在实验之间交换数据之前，选择了一种简单的组合方法。结果解释的限制自旋无关的WIMP核子截面。对于质量为90 GeV/c^2的WIMP，这种分析是最灵敏的，在90% CL下排除了3.3 x 10^{-44} cm ^2的截面。在更高的WIMP质量下，这种组合使单个极限提高了1.6倍，高于700 GeV/c^2。结合数据的替代方法为WIMP质量的某些范围提供了更强的约束，而为其他范围提供了更弱的约束。

在CDMS-II结果之后直接暗物质搜索的全球解释

Global interpretation of direct Dark Matter searches after CDMS-II results

我们执行一个全球性的适合数据从暗物质（DM）的直接检测实验，包括最近的CDMS-II的结果。我们讨论了可能的解释DAMA年度调制信号的自旋独立和自旋相关的DM核相互作用，无论是弹性和非弹性散射。我们发现，在自旋相关的非弹性散射质子得到一个很好的拟合所有的数据。我们提出了一个简单的玩具模型实现这样的场景。在所有其余的情况下，DAMA允许的区域不受其他实验的青睐，或遭受严重的微调DM参数相对于银河系逃逸速度。最后，我们还考虑的可能性，在CDMS-II中观察到的两个事件是一个实际的信号的弹性DM散射，我们比较由此产生的CDMS-II允许的区域从其他实验的排除限制。在这份arXiv版本的手稿中，我们还在附录A中提供了更新的拟合，包括最近的CoGeNT结果。

Results on Low-Mass Weakly Interacting Massive Particles from an 11 kg-day Target Exposure of DAMIC at SNOLAB

We present constraints on the existence of weakly interacting massive particles (WIMPs) from an 11 kg-day target exposure of the DAMIC experiment at the SNOLAB underground laboratory. The observed energy spectrum and spatial distribution of ionization events with electron-equivalent energies $>$200 eV$_{\rm ee}$ in the DAMIC CCDs are consistent with backgrounds from natural radioactivity. An excess of ionization events is observed above the analysis threshold of 50 eV$_{\rm ee}$. While the origin of this low-energy excess requires further investigation, our data exclude spin-independent WIMP-n…

CDMS实验的低能电子反冲谱分析

Analysis of the low-energy electron-recoil spectrum of the CDMS experiment

我们报告的低能量电子反冲光谱的CDMS II实验使用的数据与曝光443.2千克-天的分析。该分析提供了在2 - 8.5 keV的能量范围内观察到的计数率和可能的背景源的细节。我们没有发现显着的过量的计数率高于背景，并比较这一观察到最近的DAMA结果。在暗物质粒子转化为电磁能的框架内，我们在3.15 keV下的90%置信水平上限为0.246事件/kg/天，比DAMA观察到的高于背景的总速率低8.9 $σ$。在没有任何特定的粒子物理模型来提供NaI和Ge之间截面的标度的情况下，我们假设是Z ^2标度。根据该假设，DAMA中观察到的速率与CDMS中的上限相差6.8 $σ$。在保守的假设下，调制幅度是总速率的6%，我们得到的调制幅度的上限的一个因素的~2小于观察到的DAMA，约束这种调制的一些可能的解释。

在SNOLAB的DAMIC实验的0.6 kg日暴露中搜索低质量WIMP

Search for low-mass WIMPs in a 0.6 kg day exposure of the DAMIC experiment at SNOLAB

我们目前的结果进行了暗物质搜索与0.6公斤日曝光的DAMIC实验在SNOLAB地下实验室。我们测量的能谱的电离事件在体硅的电荷耦合器件下降到60 eV的电子当量的信号。这些数据与辐射背景一致，并相应地对自旋无关的WIMP-核子弹性散射截面进行了约束。一个区域的参数空间相关的潜在信号从CDMS-II硅实验被排除使用相同的目标为第一次。这一结果表明，在有限的曝光量下获得的潜力，探索低质量的WIMP区域（<10 GeV/ $c^{2}$）的即将到来的DAMIC 100，目前正在安装在SNOLAB的100 g探测器。

Search for Low-Mass Dark Matter with CDMSlite Using a Profile Likelihood Fit

The Cryogenic Dark Matter Search low ionization threshold experiment (CDMSlite) searches for interactions between dark matter particles and germanium nuclei in cryogenic detectors. The experiment has achieved a low energy threshold with improved sensitivity to low-mass (<10 GeV/c$^2$) dark matter particles. We present an analysis of the final CDMSlite data set, taken with a different detector than was used for the two previous CDMSlite data sets. This analysis includes a data "salting" method to protect against bias, improved noise discrimination, background modeling, and the use of profile li…

大型地下氙（LUX）实验的第一个暗物质搜索结果

First Dark Matter Search Results from the Large Underground Xenon (LUX) Experiment

大型地下氙（LUX）暗物质实验正在美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施地下1.5公里处进行。在2013年，该实验在85.3个生存日的时间内有10，091千克-天的WIMP搜索暴露。这第一次暗物质搜索在WIMP质量范围内对WIMP-核子相互作用横截面进行了世界上最严格的限制，并且与DAMA，CoGeNT和CDMS-II Si的低质量WIMP信号暗示紧张。LUX将于2014年开始为期300天的运行，将灵敏度提高5倍。从中子双散射技术获得的低能校准将进一步限制和减少系统学，特别是对于低WIMP质量。

First Dark Matter Constraints from a SuperCDMS Single-Charge Sensitive Detector

We present the first limits on inelastic electron-scattering dark matter and dark photon absorption using a prototype SuperCDMS detector having a charge resolution of 0.1 electron-hole pairs (CDMS HVeV, a 0.93 gram CDMS HV device). These electron-recoil limits significantly improve experimental constraints on dark matter particles with masses as low as 1 MeV/$\mathrm{c^2}$. We demonstrate a sensitivity to dark photons competitive with other leading approaches but using substantially less exposure (0.49 gram days). These results demonstrate the scientific potential of phonon-mediated semiconduc…

用CDMSlite搜索低质量暗物质

Low-Mass Dark Matter Search with CDMSlite

SuperCDMS实验旨在直接探测可能构成银河系暗物质的弱相互作用大质量粒子（WIMP）。在苏丹地下实验室运行期间，锗探测器以CDMSlite模式运行，以收集专门针对质量为${<}$ 10 GeV/ $c^2$的WIMP的灵敏度数据集。在这种模式下，施加更高的检测器偏置电压以放大由漂移电荷产生的声子信号。本文介绍了实验噪声及其对可实现的能量阈值的影响，这被证明是低至56 eV的$_{\text{ee}}$（电子等效能量）的研究。详细描述了检测器偏置配置，并对电压变化进行了分析校正，校正幅度为百分之几。对电场几何形状的详细研究以及由此产生的基准参数的成功开发，消除了测量不佳的事件，产生的能量分辨率范围从0 keV时的${\sim}$ 9 eV $_{\text{ee}}$到${\sim}$ 10 eV $_{\text{ee}}$时的101 eV $_{\text{ee}}$。新的结果来自天体物理学的不确定性相关的WIMP搜索限制，特别是检查它们是如何受到影响的变化，最可能的WIMP速度和银河系逃逸速度。这些变化变得更加重要的弱相互作用质量低于10 GeV/ $c^2$。最后，在排除WIMP质量为$\lesssim$ 3 GeV/ $c^2$的新参数空间后，导出了自旋相关的低质量WIMP-核子相互作用的新极限

吨级的暗物质直接探测实验能在多大程度上限制最小超对称性？

How well will ton-scale dark matter direct detection experiments constrain minimal supersymmetry?

弱相互作用大质量粒子（WIMP）是最有趣的暗物质（DM）候选者之一。许多DM候选者自然出现在粒子物理学的标准模型（SM）之外的理论中，如弱尺度超对称（SUSY）。实验的目的是通过散射、湮灭或直接产生来探测WIMP，从而确定它们所属的基本理论及其参数。在这里，我们研究的前景，进一步约束最小超对称标准模型（CMSSM）与未来吨级直接检测实验。我们认为吨级外推目前的三个实验：CDMS，氙和COUPP，与1000公斤年的原始暴露。我们假设能量分辨率，能量范围和效率类似于当前版本的实验，并包括目标水平的背景。我们的分析是基于实验的全似然构造。我们还考虑到目前的不确定性强子矩阵元中性子夸克耦合，晕模型参数。我们基于四个基准点生成合成数据，并使用嵌套采样扫描CMSSM参数空间。我们构建贝叶斯后验PDF和频率的轮廓似然模型参数，以及最轻的中性伴子的质量和各种横截面。未来的吨级实验将大大有助于限制超对称性，特别是当主要针对自旋相关核散射的实验结果与那些更倾向于自旋无关相互作用的实验结果相结合时。

PICO-60 C $_3$ F $_8$泡室完全曝光的暗物质搜索结果

Dark Matter Search Results from the Complete Exposure of the PICO-60 C$_3$F$_8$ Bubble Chamber

最后的结果报告的PICO-60 C $_3$ F $_8$暗物质探测器，一个泡室充满了52公斤的C $_3$ F $_8$位于SNOLAB地下实验室的操作。该室在低至1.2 keV的热力学阈值下操作，而不损失稳定性。在2.45 keV阈值下获得了新的盲态1404 kg-天暴露量，预期总背景速率与之前在3.3 keV下的1167 kg-天暴露量大致相同。这种增加的曝光部分是通过新的光学跟踪分析来实现的，以更好地识别探测器壁附近的事件，从而允许更大的基准体积。这些结果设置了最严格的直接检测约束的日期在2.5 $\times$ 10 $^{-41}$ cm $^2$的25 GeV的WIMP质子自旋相关的横截面，并改善了以前的PICO结果为3-5 GeV的WIMP的数量级。

超重暗物质的地球散射：来自新旧探测器的更新约束

Earth-Scattering of super-heavy Dark Matter: updated constraints from detectors old and new

对暗物质（DM）的直接搜索正在不断改进，探索越来越低的DM-核子相互作用截面。然而，对于强相互作用的大质量粒子（SIMP）暗物质，由于大气、地球和探测器屏蔽的阻挡效应，可到达的截面从上方被限制。我们提出了一个仔细的计算的SIMP信号率，侧重于超重DM（$m_χ\gtrsim 10^5 \,\,\mathrm{GeV}$）的标准的核停止形式主义是适用的，并提供代码实现这种计算数值。根据低阈值CRESST 2017表面运行的最新结果，我们将直接检测搜索的最大横截面范围提高了约5000倍，DM质量高达$10^8 \,\,\mathrm{GeV}$。对较长时间接触的次表层清洁发展机制第一阶段的结果（2002年发表）进行的重新分析将以前的横截面范围提高了两个数量级，质量可达$10^{15} \,\,\mathrm{GeV}$。随着补充约束从SIMP捕获和湮灭在地球和太阳，这些改进的限制直接核散射搜索关闭了一些窗口的SIMP参数空间中的质量范围$10^6$ GeV的$10^{13}$ GeV，特别感兴趣的重DM产生的引力在年底的通货膨胀。

光磁暗物质的直接探测

Light Magnetic Dark Matter in Direct Detection Searches

我们研究了携带磁偶极矩的费米暗物质粒子，并分析了它对直接探测实验的影响。特别是，我们表明，它可以容纳DAMA，CoGeNT和CRESST的实验结果。假设保守的界限，这个候选人不排除由CDMS，氙和PICASSO实验。我们提供了一个分析的理解如何远程相互作用修改实验允许的区域，在横截面与暗物质质量参数空间，相对于通常假设的接触相互作用。最后，在对称的暗物质扇区的背景下，我们确定了相关的热遗迹密度，并进一步提供了间接搜索和对撞机施加的相关约束。

强相互作用Sub-GeV暗物质的电子束直接探测

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。

来自暗物质的辐射暴露

Radiation Exposure from the Dark

本研究探讨更重且相互作用更强的暗物质可能使人类暴露于显著辐射剂量，并利用未观测结果约束此类暗物质参数空间，提出非弹性散射候选体可使千分之一人口受影响。