XENON10/100 dark matter constraints: examining the Leff dependence
从液态氙直接探测实验中确定暗物质的限制取决于探测器中核反冲产生的闪烁光的量，该量的特征在于闪烁效率因子Leff。我们研究如何在低反冲能量（测量不存在）的Leff和Leff的外推行为的测量的不确定性影响的约束，如XENON10和XENON100的实验，特别是在光的WIMP区域的DAMA和CoGeNT的实验结果的兴趣。
2010-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Toward A Consistent Picture For CRESST, CoGeNT and DAMA
三个暗物质直接探测实验（DAMA/LIBRA，CoGeNT和CRESST-II）都报告了与已知背景不一致的信号，但类似于暗物质粒子的预测，其质量约为$\sim$ 10 GeV，与核子的弹性散射截面为$\sim$ $10^{-41}$- $10^{-40}$ cm $^2$。在这篇文章中，我们比较了这些实验的信号，并讨论了它们是否可以用单一种类的暗物质粒子来解释，而不与其他实验的约束相冲突。我们发现，CoGeNT和CRESST-II报告的事件的频谱是相互一致的，并与CDMS-II的约束，虽然仍然存在一些紧张局势与氙为基础的实验。类似地，DAMA/LIBRA和CoGeNT报告的调制信号似乎是兼容的，尽管观察到的调制的相应幅度至少比基于CoGeNT和CRESST-II报告的事件谱的天真预期高出几倍。如果在暗物质的局部分布中存在潮汐流或其他非麦克斯韦结构，这种明显的差异可能会得到解决。
2011-10-24 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
A Consistent Dark Matter Interpretation For CoGeNT and DAMA/LIBRA
在本文中，我们研究了最近的过剩的低能量事件的CoGeNT合作和DAMA/LIBRA合作报告的年度调制，并讨论这些信号是否都可能是同一个弹性散射的暗物质粒子的结果。我们发现，在不考虑沟道效应的情况下，如果考虑到相关猝灭因子的不确定性，一个质量约为7.0 GeV、核子截面为sigma_{DM-N}~2 × 10 ^-4 pb（2 × 10 ^-40 cm ^2）的暗物质候选者可以解释这两个观测结果。我们还评论最近观察到的CRESST实验中的氧带的事件，并指出，这些可能被解释为这样的粒子。最后，我们将DAMA/LIBRA和CoGeNT支持的参数空间区域与XENON 10，XENON 100和CDMS（Si）的约束进行了比较，发现这些实验此时不能排除这些信号的暗物质解释。
2010-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Higgs Sector and CoGeNT/DAMA-Like Dark Matter in Supersymmetric Models
CoGeNT和DAMA的最新数据大致与一种非常轻的暗物质粒子相一致，该粒子具有$m\sim 4-10\gev$和自旋无关的$σ_{SI} \sim (1-3)\times 10^{-4}\pb$级截面。一个重要的问题是，这些观测是否与服从$Ωh^2\sim 0.11$的超对称模型兼容，而不违反现有的对撞机约束和精确测量。在这次演讲中，我回顾了一个事实，即最小超对称模型允许不够的灵活性来实现这种兼容性，基本上是因为MSSM希格斯部门的高度约束性质与LEP限制希格斯玻色子玻色子。然后，我概述的方式，其中更灵活的希格斯部门的次最小超对称模型和扩展次最小超对称模型允许大$σ_{SI}$和$Ωh^2\sim 0.11$在低LSP质量不违反LEP，Tevatron，BaBar和其他实验限制。所需的希格斯部门的NMSSM“理想希格斯”的情况下的关系进行了讨论。
2010-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Particle Physics Implications for CoGeNT, DAMA, and Fermi
最近CoGeNT合作的结果（以及DAMA/LIBRA报告的年度调制）指向暗物质，其质量较轻（5-10 GeV），与核子的弹性散射截面相对较大（σ~ 10^{-40} cm ^2）。为了拥有这个截面，暗物质必须通过小质量和/或大耦合的中介粒子与标准模型通信。在这封信中，我们探索与模型无关的方法的粒子物理方案，可能会容纳这些信号。我们还讨论了如何这样的模型可以产生从费米伽马射线空间望远镜的数据中观察到的银河系中心的伽马射线。我们发现了多个粒子物理场景，其中每个信号都可以解释，并且暗物质可以在早期宇宙中以热的方式产生，其丰度等于测量的宇宙学密度。
2010-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
CoGeNT, DAMA, and Light Neutralino Dark Matter
CoGeNT协作的最新观察结果（以及DAMA/LIBRA的长期观测）表明存在$\sim 5$-10 GeV暗物质粒子，该粒子与核子具有较大的弹性散射截面（$σ\sim 10^{-40}$ cm $^2$）。在最小超对称标准模型（MSSM）的背景下，在这个质量范围内的中性伴子不能够拥有如此大的横截面，在早期宇宙中会被过度生产然而，MSSM的简单扩展可以很容易地容纳这些观察。特别是，通过手征单重超场对MSSM的扩展，我们可以认为暗物质是由轻的单重物质组成的，它与核子的相互作用主要是通过相当轻的（$\sim$ 30-70 GeV）单重类标量希格斯粒子$\hi$的交换。这样的场景与所有当前的对撞机约束一致，并且可以生成CoGeNT和DAMA/LIBRA报告的信号。此外，有一个通用的扩展模型的限制，其中有一个单线态的赝标量希格斯，$\ai$，与$\mai\sim \mhi$和其中的$χ^0χ^0$和$b\anti b, s\anti s$耦合幅度的$\hi$和$\ai$是非常相似的。在这种情况下，如果$\mchi$足够小以至于$χ^0χ^0\to b\anti b$被禁止，那么热遗迹丰度自动与测量的暗物质密度一致。
2011-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Minimal hidden sector models for CoGeNT/DAMA events
最近试图调和直接暗物质检测的CoGeNT和DAMA实验的提示的动机，我们构建简单的粒子物理模型，可以容纳的约束。我们指出的挑战，建立合理的模型，并确定最有前途的情况下获得同位旋破坏和非弹性，一些唯象研究表明。如果需要非弹性散射，我们需要两个新的轻规范玻色子，其中一个与标准模型超荷动力学混合，质量< 2 GeV，另一个与重子数耦合，质量为6.8 +/- 0.2 GeV。它们的干涉给出了所需的同位旋破坏量。暗物质接近狄拉克，但由于自发对称性破缺而导致的马约拉纳质量很小，因此规范玻色子耦合在质量基中恰好是非对角的，同时产生了非弹性所需的小质量分裂。如果只需要弹性散射，那么另一种模型，与动力学混合规范玻色子和一个隐藏的扇区标量希格斯之间的干扰，是足够的，给所需的同位旋破坏。在这两种情况下，轻动力学混合规范玻色子是在目前运行的固定目标实验的兴趣范围内。
2011-09-19 astro-ph.CO hep-ph
TeV dark matter in the disk
DAMA年度调制数据和CoGeNT，CDMS-II，EDELWEISS-II，CRESST超出预期背景的事件进行重新分析的暗物质粒子信号考虑旋转晕的情况下。研究发现，DAMA数据有利于在同转冷流中的极高质量暗物质粒子的组态。类似的高质量/低速度解与CoGeNT、CDMS-II、EDELWEISS-II和CRESST实验中观察到的事件是一致的，并且根据Pamela和Fermi在宇宙射线中测量到的正电子/电子过剩，可能会引起人们的兴趣。
2011-03-31 astro-ph.CO hep-ex 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
Metastable dark matter mechanisms for INTEGRAL 511 keV $γ$ rays and DAMA/CoGeNT events
我们探索的暗物质机制，可以同时解释银河系511千电子伏的伽马射线观测的INTEGRAL/SPI，DAMA/LIBRA年度调制，和过剩的低反冲暗物质候选人CoGeNT观察。它需要三个几乎简并的暗物质在4-7 GeV的质量范围内的状态，分裂分别为MeV和几keV的顺序。顶部的两个状态具有小的质量间隙，并且它们之间的跃迁，无论是放热的还是吸热的，都可以解释直接检测。从一个顶态到基态的衰变在星系中产生低能正电子，其相关的511 keV伽马射线被INTEGRAL看到。如果激发态是亚稳态（比宇宙的年龄更长），这种衰变可以自发发生，也可以通过亚稳态向寿命较短的亚稳态的非弹性散射触发。我们关注一个简单的模型，其中DM是SU（2）隐藏扇区规范对称性的三重态，在几个GeV的尺度上破缺，使质量为\lsim 1 GeV的暗规范玻色子，与标准模型超荷动力学混合。纯粹的衰变方案可以给出所观察到的511 keV信号的角度依赖性，而没有正电子扩散，而非弹性散射机制需要在湮灭之前传输距离\sim 1 kpc的正电子。我们注意到，由于涉及顶部DM状态的单光子衰变，能量为几keV的X射线线可以为漫射X射线背景提供额外的分量。该模型是可测试的建议低能量固定目标实验。
2011-08-15 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter Interference
通过引入同位旋破坏比$f_n/f_p=-0.71$，研究了WIMP-原子核弹性散射中不同的干涉图样，这些干涉图样可以适用于DAMA和CoGeNT实验.我们研究了以下介质对之间的干扰：Z和Z '，Z'和希格斯，和两个希格斯场。我们展示了干涉在什么条件下起作用。我们还表明，在两个希格斯干涉的情况下，DAMA/CoGeNT的解释是一致的电弱重子生成的情况下，在过去提出的两个希格斯偶极子模型的基础上。
2012-07-09 astro-ph.CO hep-ph
New Limits on Dark Matter from Super-Kamiokande
在直接探测实验DAMA，CoGeNT和CRESST中观察到的信号可以用具有相当大的与核子自旋无关的截面的轻WIMP来解释。这些粒子在太阳中的捕获和随后的湮灭将引起GeV范围内的中微子信号，这可能会在超级神冈观测到。我们确定向上停止μ子和完全包含的事件在超级神冈各种可能的WIMP湮灭通道的速率。这使我们能够提供强有力的约束的截面的WIMP与核子。我们发现，DAMA和CoGeNT信号是不一致的标准热WIMP湮灭占主导地位的中微子或tau对。我们还提供了限制自旋相关的WIMP核散射的质量高达80 GeV。这些排除DAMA青睐的区域，如果WIMP湮灭，甚至占主导地位的中微子，金牛座，底部或魅力。
2011-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Prospects For Identifying Dark Matter With CoGeNT
先前已经表明，CoGeNT合作报告的过量事件可以通过弹性散射质量约为5-15 GeV的暗物质粒子产生。这个质量范围与DAMA/LIBRA观测到的年度调制和费米伽马射线太空望远镜数据中确定的银河系中心周围区域的伽马射线非常相似。然而，要确信CoGeNT的过量是暗物质的结果，可能需要进一步的数据。在本文中，我们对CoGeNT数据的第一个全年及其计划升级进行了预测。这些数据不仅可以更精确地限制核反冲事件的光谱和相应的暗物质参数空间，而且还可以识别速率的季节性变化。特别是，如果CoGeNT过量是暗物质的产物，那么一年的CoGeNT数据将可能揭示具有2-3 $σ$的显著性的年度调制。计划中的CoGeNT升级不仅将检测这种具有高度意义的年度调制，而且将能够测量调制幅度的能谱。这些测量对于无可辩驳地确认这些事件的暗物质起源至关重要。
2010-11-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Comments on arXiv:0902.4693v1 "Search for Axions with the CDMS Experiment"
我们提供了一些意见，应该有助于澄清的相对灵敏度CoGeNT，CDMS和DAMA暗pseudoscalars。另一种暗物质起源的DAMA调制简要地提到在这方面。
2009-03-29 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
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
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
On the annual modulation signal in dark matter direct detection
我们推导出在暗物质（DM）的直接探测实验的未调制事件率的年度调制信号的约束。一个独立于DM分布的细节的一般界限来自于地球绕太阳的运动是时间变化的唯一来源的假设。该界是有效的粒子物理模型的一个非常一般的类，也持有在存在一个未知的未调制的背景。更严格的界限，如果通过适度的假设DM晕的对称性。我们说明的界限，将它们应用到年度调制信号报告的DAMA和CoGeNT实验的框架内的自旋无关的弹性散射。虽然DAMA信号满足我们的界限，但可以为CoGeNT设置对DM质量的严格限制。
2012-02-14 astro-ph.CO hep-ph
A Spin-Dependent Interpretation for Possible Signals of Light Dark Matter
与光（7-10 GeV）暗物质广泛兼容的信号已经在三个直接探测实验中报道：CoGeNT，DAMA/LIBRA和CDMS-II硅。这些可能的信号已经被解释在目标核和暗物质之间的自旋无关的相互作用的背景下，虽然有与零结果的张力，特别是从氙为基础的实验。在本文中，我们证明了CoGeNT和CDMS-II硅的结果也是兼容的假设自旋相关的中子相互作用，虽然这是在紧张与氙为基础的实验和PICASSO。来自XENON 100和XENON 10的零结果的张力与自旋无关耦合的张力大致相同。所有三个实验信号可以通过与质子和中子的自旋相关相互作用的组合来兼容，尽管这种情况增加了与其他实验的零结果的冲突。
2013-06-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
CoGeNT: A Search for Low-Mass Dark Matter using p-type Point Contact Germanium Detectors
CoGeNT采用p型点接触（PPC）锗探测器来搜索弱相互作用大质量粒子（WIMP）。凭借其低能量阈值和拒绝表面背景的能力，这种类型的设备允许强调低质量的暗物质候选者（wimp质量约为10 GeV/c2）。我们报告的PPC探测器目前正在苏丹地下实验室的数据，屏蔽，数据采集，仪器稳定性，数据分析和背景估计方面的详细说明的特点。一个详细的背景模型被用来调查低能量过剩的事件先前报道，并评估在低能量事件率的时间调制的可能性。对所有目前已知背景的广泛模拟并没有为CoGeNT数据中过量的低能事件或先前观察到的事件率的时间变化提供可行的背景解释。还首次报道了作为能量函数的数据中的表面（慢脉冲上升时间）事件污染的确定。我们的结论是，CoGeNT探测器技术非常适合于搜索DAMA/LIBRA结果所支持的WIMP质量和耦合区域中的暗物质粒子相互作用所预期的年度调制签名
2013-04-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Integrating Out Astrophysical Uncertainties
对暗物质的地下搜寻涉及粒子物理学、核物理学、原子物理学和天体物理学的复杂相互作用。我们试图消除与天体物理学相关的不确定性，通过开发方法将一个实验中观察到的信号直接映射到另一个实验中的预测速率。我们认为，这是可能的，使实验比较是完全免费的天体物理学的不确定性，通过集中在{ \em积分}量，如$g(v_{min})=\int_{v_{min}} dv\, f(v)/v $和$\int_{v_{thresh}} dv\, v g(v)$。当不同实验探测的$v_{min}$空间重叠时，直接比较是可能的。作为例子，我们认为可能的暗物质信号在CoGeNT，DAMA和CRESST氧。我们发现，预期的速度从CoGeNT在XENON 10实验高于观察到的，除非闪烁光输出低。此外，我们确定仅S2分析是有约束力的，除非电荷产生$Q_y< 2.4 {\, \rm electrons/keV}$。为了使DAMA与XENON 10一致，我们发现对于$q_{Na}=0.3$，调制速率必须非常高（对于$m_χ= 7\, \gev$，$\gsim 70%$），而对于更高的猝灭因子，它明确预测（0.8 - 0.9 cpd/kg）在CoGeNT处观察到调制。最后，我们发现，如果CRESST的过量事件源于弹性WIMP散射，即使阈值为10 keV，CDMS-Si以及XENON 10即使闪烁较低，也会出现显着的速率，这使得它…
2011-11-03 astro-ph.CO hep-ph
A Bayesian view of the current status of dark matter direct searches
贝叶斯统计方法提供了一个简单而一致的框架，将不确定性纳入多参数推理问题。在这项工作中，我们应用这些方法来选择当前的直接暗物质搜索。我们认为最简单的情况下，自旋无关的弹性WIMP散射，并推断WIMP的质量和截面的实验数据与基本的系统不确定性折叠到分析。我们发现，当氙100的闪烁效率的不确定性已被占，由此产生的排除限制是没有足够的约束，以排除CoGeNT的首选参数区域，与以前的索赔。同样，我们还研究了天体物理不确定性对首选WIMP参数的影响。我们发现，在类的光滑和各向同性的WIMP速度分布，这是很难调和的DAMA和CoGeNT的首选区域，通过调整单独的天体物理参数。如果我们要求这些实验之间的兼容性，那么推断过程自然得出结论，DAMA的钠淬灭因子的高值是优选的。
2011-09-13 astro-ph.CO hep-ph
Halo-independent analysis of direct detection data for light WIMPs
我们对“轻WIMP”（即质量接近或低于10 GeV/c^2的弱相互作用大质量粒子）的直接探测数据进行了与晕无关的分析。我们包括硅CDMS探测器（边界和过剩事件），最新的CoGeNT验收，和最近的测量低钠淬火因子碘化钠晶体的新结果。我们重点研究了具有自旋无关的同位旋守恒和同位旋破坏的轻WIMP与核子的相互作用。对于这些暗物质候选者，我们发现，一个低的淬火因子将使DAMA调制与一个合理的逃逸速度的暗物质晕不兼容，并在两个同位旋守恒和同位旋破坏的情况下，实验数据之间的紧张局势收紧。我们还发现，一个新的，虽然温和的紧张局势之间出现CoGeNT和DAMA的年度调制一侧和硅过剩事件的其他方面，在这似乎很难解释它们作为调制和未调制方面的相同的WIMP暗物质信号。
2013-09-26 astro-ph.CO hep-ph
The Past and Future of Light Dark Matter Direct Detection
我们回顾了直接寻找光暗物质的现状和未来。我们首先回答这个问题：“光暗物质异常发生了什么？”即CoGeNT、CRESST-II、CDMS-Si和DAMA/LIBRA实验观察到的潜在暗物质信号的命运。我们将讨论如何在这些实验的前两个过剩的事件已被解释为以前低估的背景。对于DAMA，我们总结了其事件率中报告的年度调制的世俗解释的进展和未来。关于直接探测的未来，我们集中在太阳中微子的不可约背景。我们广泛地解释了它将如何影响未来的搜索，并总结了减轻其影响的努力。
2015-06-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Chasing a consistent picture for dark matter direct searches
在本文中，我们评估的现状暗物质直接搜索的贝叶斯统计。考虑了自旋无关的暗物质与原子核相互作用的三种粒子物理模型：弹性散射、非弹性散射和同位旋破坏散射。我们将简要介绍这三种模型的最新技术水平，边缘化实验系统学和天体物理学的不确定性。无论是什么情况，XENON100似乎挑战了DAMA，CoGeNT和CRESST的检测区域。本研究的第一个目的是严格量化XENON100数据和组合检测集（DAMA，CoGeNT和CRESST）之间不一致的显著性，基于贝叶斯证据进行两次统计检验。我们发现，XENON100和组合集是不一致的，至少在2西格玛水平在所有的情况下，但非弹性散射，其中的分歧下降到1西格玛水平。其次，我们只考虑组合集，并使用贝叶斯模型比较来寻找最好的粒子物理模型。弹性散射和同位旋破坏散射之间的结果是不确定的，几率为2：1，而非弹性散射由于CoGeNT数据而不利，几率为1：32。在合理的先验假设下，我们的结果是稳健的。我们的结论是，简单的弹性散射仍然是最好的模型来解释检测区域，因为数据不支持额外的自由参数。因此，目前的直接搜索无法约束暗物质的粒子物理相互作用。一致性测试的结果意味着，要么需要更好地理解天体物理和实验的不确定性，要么暗物质理论模型与数据不一致。
2012-11-29 astro-ph.CO 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
Halo independent comparison of direct dark matter detection data
我们扩展了Fox，Liu和Weiner的Halo-independent方法，以包括具有任意能量依赖性的能量分辨率和效率，使其更适合于实验来展示他们的结果。然后，我们比较测量和上限的直接检测低质量（$\sim10$ GeV）弱相互作用的大质量粒子与自旋无关的相互作用，包括上限的年度调制幅度从CDMS合作。我们发现，同位旋对称的耦合受到严格的限制，无论是由XENON 100和CDMS的界限，和同位旋违反耦合仍然是可能的，在最低的能量，而较高的能量CoGeNT箱与CDMS调制约束的张力仍然存在。我们发现CRESST II信号与DAMA和CoGeNT的调制信号不兼容。
2012-09-07 astro-ph.CO hep-ph
On the Origin of Light Dark Matter Species
TeV质量的暗物质在一个新的GeV尺度的规范力下充电，可以解释电子宇宙射线异常。我们建议CoGeNT和DAMA直接探测实验观察光稳定态的散射-“GeV物质”-在这种力下带电，构成暗物质晕的一小部分。超对称暗扇区中的暗希格斯玻色子是GeV物质的天然候选者，GeV物质以5 x 10^{-38} cm ^2的通用截面散射质子，并且可以自然地分裂10-30 keV，因此它们与质子的主要相互作用是向下散射。作为一个例子，一个O（5）GeV暗higgsino的下散射可以同时解释CoGeNT和DAMA观测到的光谱。在这些实验中的事件率对应的GeV物质丰度的晕质量密度的0.2-1%。这种丰度可以直接来自弱耦合下的热冻结，或者来自不稳定的TeV尺度WIMP的晚期衰变。我们的建议可以通过在BaBar和Belle数据集中搜索外来物种来测试。
2010-06-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Diurnal modulation due to self-interacting mirror and hidden sector dark matter
镜像和更通用的隐藏扇区暗物质模型可以同时解释DAMA，CoGeNT和CRESST暗物质信号与其他实验的零结果一致。这种类型的暗物质可以被地球和屏蔽探测器捕获，因为它是自相互作用的。这种效应将导致暗物质探测器的昼夜调制。我们估计这种影响的大小暗物质探测器在不同的位置。对于位于北半球的探测器，这种效应预计将在4月达到峰值，并且可以通过乐观的参数选择来检测。位于南半球的探测器的日变化预计要大得多。特别是，如果CoGeNT探测器被移动到例如阿根廷的Sierra Grande，那么$5 σ$暗物质的发现将可能在大约30天的操作中。
2012-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Excluding Light Asymmetric Bosonic Dark Matter
我们认为，目前的中子星观测不包括非对称玻色子非相互作用的暗物质的范围从2千电子伏至16 GeV，包括5-15 GeV的DAMA和CoGeNT青睐的范围。如果玻色子弱相互作用粒子是费米子的复合粒子，那么只要复合尺度大于~10^12 GeV（弱相互作用粒子的质量为~1 GeV），同样的限制也适用。在排斥性自相互作用的情况下，我们排除了大范围的WIMP质量和相互作用截面，这补充了子弹状星系团的观测所施加的约束。
2011-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Detection With Electron Neutrinos in Liquid Scintillation Detectors
我们认为液体闪烁实验（重点是KamLAND）的前景，以检测电子中微子的通量所产生的暗物质湮灭在太阳的核心。我们表明，已经采取的数据，KamLAND可以提供最大的灵敏度的暗物质-质子自旋相关散射截面的暗物质轻于20 GeV。对于轻于10 GeV的违反同位旋的暗物质，也可以探测暗物质-核子自旋无关散射截面。因此，KamLAND可以利用已经获得的数据来确认DAMA和CoGeNT信号的暗物质解释。
2011-07-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Isospin-Violating Dark Matter
假设暗物质的自旋无关耦合对于质子和中子是相同的，通常比较暗物质从核散射的能量。这种假设既不是无害的，也不是动机良好的。我们认为违反同位旋暗物质（IVDM）与一个额外的参数，中子质子耦合的比率，并包括每个探测器的同位素分布。对于耦合比的单一选择，DAMA和CoGeNT信号彼此一致，并且与当前的XENON约束一致，并且它们明确地预测XENON和CRESST的近期信号。我们提供了一个夸克级实现的IVDM作为WIMP无暗物质，是符合所有的对撞机和低能量的界限。
2011-10-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Direct detection experiments explained with mirror dark matter
最近，CDMS/Si实验在他们的暗物质搜索中观察到低能量过剩事件。根据这一新的结果，我们更新了方向探测实验的镜像暗物质解释。我们发现DAMA、CoGeNT、CRESST-Ⅱ和CDMS/Si数据都可以用晕$\sim Fe'$相互作用同时解释，只要$v_{rot} \approx 200$ km/s.其他参数空间也是可能的。即将进行的实验，包括CDMSlite，CDEX，COUPP，LUX，C-4，.在不久的将来，应该能够进一步仔细研究镜像暗物质和密切相关的隐藏部门模型。
2013-12-26 astro-ph.CO 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
Implications of mirror dark matter kinetic mixing for CMB anisotropies
镜像暗物质是一种耗散的、自相互作用的多粒子暗物质候选者，它可以解释DAMA、CoGeNT和CRESST-II直接探测实验。这种解释需要强度为$ε\sim 10^{-9}$的光子-镜光子动力学混合。具有这种动力学混合的镜像暗物质可能会在CMB各向异性谱上留下独特的特征。我们发现，动力学混合对CMB各向异性的最重要的影响是第三和更高的奇峰的高度的抑制。如果是$ε\stackrel{>}{\sim} 10^{-9}$，那么普朗克飞行任务在不久的将来就可以观测到这一特征。
2013-01-29 astro-ph.CO hep-ph
WMAP7 and future CMB constraints on annihilating dark matter: implications for GeV-scale WIMPs
我们计算了当前和未来的宇宙微波背景（CMB）测量对质量低于电弱标度的湮灭暗物质（DM）的约束：m_{DM} = 5 - 100 GeV。特别是，我们把我们的注意力集中在这个质量范围的低端，作为DM粒子与质量m_{DM}~10 GeV最近已被声称是一致的CoGeNT和DAMA/LIBRA的结果，同时也提供了可行的DM候选人来解释费米和WMAP雾的测量。（目的）研究CMB谱与粒子物理DM模型、大尺度结构形成和宇宙学不确定性的模型依赖性。我们试图找到一个简单而实用的配方，估计当前和未来的CMB边界上的广泛的一类DM湮灭模型。（结果）在所研究的DM质量范围内，DM湮没的CMB信号与DM晕的大尺度结构形成、分布和轮廓等宇宙学不确定性的细节无关。所有的DM湮灭粒子物理模型都可以用一个参数来描述，即DM湮灭过程中中微子带走的能量比例。作为主要结果，我们提供了一个简单而通用的计算轻WIMP湮灭截面的CMB约束的拟合公式。我们表明，热遗迹DM在CoGeNT，DAMA青睐的质量范围是在一个严重的冲突与目前的CMB数据的湮灭通道与中微子很少，肯定会被普朗克任务测试的所有可能的DM湮灭通道。此外，我们的发现强烈反对这样一种说法，即能量为m_{DM}~10 GeV、能量为$~9 × 10 ^{-25} cm ^{3} s ^{-1}的热残余DM湮灭可能是费米和WMAP雾的原因。<sigma_av>
2011-09-29 astro-ph.CO hep-ph
Calculated WIMP signals at the ANDES laboratory: comparison with northern and southern located dark matter detectors
弱相互作用大质量粒子（WIMP）可能是宇宙暗物质的组成部分。WIMP的探测是通过形成探测器的原子核的反冲来发出信号的。苏丹地下实验室（SUL）的CoGeNT和大萨索国家实验室（LNGS）的DAMA报告了归因于WIMP的信号的年度调制数据。这两个实验都位于北半球的实验室。暗物质探测器计划在南半球的实验室中运行（或已经运行），如澳大利亚Stawell地下物理实验室（SUPL）的SABRE和南极的DM-ICE。在这项工作中，我们分析了依赖的昼夜和年度调制的信号，有关检测的弱相互作用，实验室的坐标，可能会在计划中的新的地下设施ANDES（阿瓜内格拉深实验场），建立在圣胡安，阿根廷进行实验。我们预测放置在ANDES的碘化钠和锗型探测器，比较DAMA，CoGeNT，SABRE和DM-ICE阵列，发现信号的昼夜调制，在网站的ANDES，放大其最大值，无论是碘化钠（锗）型探测器，而每年的调制保持不受坐标从北到南的变化。
2016-11-02 astro-ph.CO
A Realistic Assessment of the Sensitivity of XENON10 and XENON100 to Light-Mass WIMPs
的基本假设和不确定性参与推导的WIMP排斥极限从XENON 10和XENON 100探测器检查。有鉴于此，最近声称对轻质量弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的敏感性被证明是夸大了。具体地，如果有的话，可以为来自DAMA/LIBRA、CoGeNT和CRESST实验的WIMP参数空间中的约束感兴趣区域的边界赋予非常有限的含义。
2011-06-14 astro-ph.CO hep-ex physics.data-an
Comments on "First Dark Matter Results from the XENON100 Experiment"
XENON 100合作最近发布了新的暗物质限制，特别强调了它们对已知对轻质量（低于10 GeV/c^2）弱相互作用大质量粒子（WIMP）敏感的搜索的影响，如DAMA和CoGeNT。我们在这里描述了几个来源的不确定性和偏见，在他们的分析，使他们的新声称的敏感性目前站不住脚。特别是，我们指出了在这一领域的额外工作和简单的运动学参数，表明液体氙（LXe）可能是一个相对不敏感的检测介质的反冲能量（几keV_r）预期从这样的低质量WIMP。
2010-05-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exothermic Dark Matter
我们提出了一种新的机制，暗物质来解释在DAMA/LIBRA观测到的年度调制信号，避免了现有的限制，从每一个其他暗物质直接检测实验，包括CRESST，CDMS，和XENON 10。暗物质至少由两种质量约为几个GeV，分裂约为5 keV的光态组成。较重的态在宇宙学上是长寿命的，并且构成暗物质的O（1）部分，这是很自然的。直接探测率由放热反应决定，在放热反应中，激发的暗物质状态从原子核向下散射，变成较低的能量状态。与（吸热的）非弹性暗物质相反，放热的暗物质最敏感的实验是那些轻核和低阈值能量的实验。有趣的是，这个模型也可以自然地解释在CoGeNT观测到的低能事件。对模型的唯一重要约束来自DAMA/LIBRA未调制光谱，但它可以在不久的将来通过CDMS-Si的低阈值分析和可能的其他实验（包括CRESST，COUPP和XENON 100）进行测试。
2010-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
Mirror dark matter cosmology - predictions for $N_{eff} [CMB]$ and $N_{eff} [BBN]$
镜像暗物质通过光子-镜像光子动力学混合与普通物质相互作用可以解释DAMA、CoGeNT和CRESSTII直接探测实验。该解释需要强度$ε\sim 10^{-9}$的动力学混合。这种动力学混合将对早期宇宙宇宙学产生重要影响。我们计算了复合时的附加相对论能量密度，$δN_{eff} [CMB]$。我们还计算了大爆炸核合成的影响，$δN_{eff} [BBN]$。如果$ε\approx few \times 10^{-9}$，则$δN_{eff} [CMB]$和$δN_{eff} [BBN]$都是非零和正的当前提示可以容纳在该框架内。在不久的将来，来自普朗克任务的测量将证实这些暗示或限制$ε\stackrel{<}{\sim} 10^{-9}$。
2012-04-17 astro-ph.CO 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
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。
2010-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Direct detection data and possible hints for low-mass WIMPs
本文提出了来自DAMA、CoGeNT以及CRESST实验的质量约为10 GeV的WIMP暗物质的可能线索，并面临CDMS和XENON数据的限制。专注于自旋无关（SI）WIMP-核相互作用，我详细说明的困难，使相互一致的提示和规避的约束，提到能量尺度的不确定性，淬火和光产额的因素，以及晕属性的不确定性。在目前的情况下，似乎很难在SI框架内协调所有的数据，这表明如果实验异常确实是由于暗物质造成的，那么必须有一种更奇特的机制（有待确定）在起作用。
2010-11-26 astro-ph.CO hep-ph
Bayes and present dark matter direct search status
最近，在暗物质直接探测领域有一个巨大的活动，CoGeNT和CRESST的过量报告以及DAMA/Libra的年度调制信号和XENON 100的强排斥束缚。我们分析这些结果的框架内的贝叶斯推断和证据。事实上，贝叶斯方法非常适合边缘化实验系统学和背景。我们给出了核上自旋无关相互作用的结果，特别注意低暗物质质量区域和实验之间的兼容性。在同一静脉，我们也调查的影响天体物理的不确定性的WIMP首选参数空间内的类各向同性暗物质速度分布。
2011-10-03 astro-ph.CO hep-ph
Light dark matter in the singlet-extended MSSM
我们讨论的可能性轻暗物质在一般单态扩展的MSSM。质量为几个GeV的Singlino LSP可以解释CRESST，CoGeNT和DAMA实验报告的信号。单线态和原子核之间的相互作用是由标量介导的，标量的性质与SM希格斯粒子的性质一致，但有两个关键的区别：标量的质量为几个GeV，其相互作用强度被一个普遍的因子所抑制。我们表明，这样的标量可以与目前的实验约束，并在早期宇宙中的单斜湮没成这样的标量可以自然地导致一个遗迹丰度与观测到的冷暗物质的密度一致。
2010-10-04 astro-ph.CO hep-ph
A search for light dark matter in XENON10 data
我们报告的结果，寻找轻（<10 GeV）粒子暗物质与氙10探测器。事件触发器对单个电子敏感，分析阈值为5个电子，对应于1.4 keV的核反冲能量。考虑自旋无关的暗物质-核子散射，我们排除了散射截面σ_n> 3.5 × 10 ^{-42} cm ^2，对于暗物质粒子质量m_x =8 GeV。我们发现，我们的数据强烈约束最近的弹性暗物质解释CoGeNT和CRESST-II观察到的过量低能量事件，以及DAMA年度调制信号。
2013-05-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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。
2012-07-13 astro-ph.CO hep-ph
Dark Forces At The Tevatron
CDF合作组最近报道的W+双喷流过剩的一个简单解释是引入了一种新的规范玻色子，这种玻色子与夸克有相当大的耦合，但与轻子没有耦合或耦合被高度抑制。包含这种疏轻子规范玻色子的无反常理论也必须包含额外的粒子内容，其中可能包含稳定且可行的暗物质候选者。基于产生CDF过剩所需的Z'的耦合和质量，我们预测这样一种暗物质候选者与核子的弹性散射截面约为σ ~ 10^-40 cm ^2，为CoGeNT和DAMA/LIBRA合作报告的信号提供了一个自然的解释。在这种情况下，CDF可能正在观察规范玻色子，该玻色子负责调解我们宇宙中暗物质和可见物质之间的相互作用。
2011-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Light dark matter versus astrophysical constraints
来自DAMA的直接暗物质探测的线索，CoGeNT实验指向具有违反同位旋和可能非弹性耦合的轻暗物质。然而，一系列天体物理学的限制正在迅速关闭光暗物质的窗口。我们指出，如果遗迹密度是由湮灭成不可见的状态，这些限制可以逃避。作为一个例子，我们提出了一个准狄拉克暗物质模型，通过两个U（1）规范玻色子相互作用，其中一个耦合到重子数，另一个与光子动力学混合。湮灭主要是进入“暗中微子”，它们不与SM混合，但可以提供一小部分暗辐射。这个模型很快就可以通过几个寻找这种轻规范玻色子的实验来测试，我们预测两者都可以被检测到。该模型还需要第四代夸克，它们的存在可能会增加Tevatron和LHC中希格斯玻色子的截面。
2011-11-23 astro-ph.CO hep-ph
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。
2014-05-22 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Light Dark Matter Anomalies After LUX
我们研究了光暗物质（DM）弹性散射在CoGeNT，DAMA和CDMS-Silicon中的一致性，并考虑了XENON，CDMS，LUX，PICASSO和COUPP的约束。我们考虑了各种运营商，已被用来调和异常的约束，包括anapole，磁偶极子，动量依赖，和isospin-violating DM。我们发现，通过这些替代运营商的弹性散射并没有实质性地减少信号和运营商的空约束之间的张力，其中至少有两个三个声称的信号映射到一个共同的空间中的DM质量散射截面平面。选择Manzur等人测量的$-1 σ$区域的闪烁效率，缓解了信号和LUX约束之间的紧张关系-特别是对于磁偶极相互作用和仇外相互作用（尽管对于后者，信号区域基本上不重叠）。我们还发现，光环模型的适度变化不会改变这一结果。我们的结论是，即使放松的假设类型的弹性散射相互作用，并采取保守的选择闪烁效率，LUX和其他零实验的结果仍然在紧张与光DM弹性散射解释的直接检测异常。
2013-11-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Light Higgs
研究了具有新的Higgs和暗物质（DM）性质的近Peccei-Quinn对称次极小超对称标准模型的极限.在这种情况下，自然存在三种轻的单态粒子：标量，赝标量和单态DM候选者，所有质量都在0.1-10 GeV之间。一个类似标准模型的希格斯玻色子衰变为成对的光标量或伪标量的过程一般被抑制，避免了对撞机搜索这些通道的限制。在一定的参数下，窗口湮没到光赝标中以及光标量与核子的交换使单重线能同时获得正确的残余密度和与CoGeNT和DAMA/LIBRA优先区一致的大的直接探测截面.该参数空间与LEP、Tevatron和Upperme-and-flavor物理学的实验约束是一致的。
2011-11-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
