DAMA/LIBRA-phase2 in WIMP effective models
DAMA/LIBRA合作最近发布了他们在NaI探测器中寻找暗物质（DM）散射的年度调制信号的最新结果。我们已经拟合了更新的DAMA结果的调制振幅的弱相互作用大质量粒子（WIMP）信号，参数化的最一般的有效拉格朗日的WIMP粒子自旋1/2，系统地假设占主导地位的14个可能的相互作用项之一，并假设为WIMP速度分布的标准麦克斯韦与核的相互作用。我们发现，大多数的非相对论性的有效哈密顿量的耦合可以提供一个更好的拟合相比，标准的自旋无关的相互作用的情况下，并减少微调的三个参数（WIMP质量，WIMP-核子有效截面和WIMP-中子和WIMP-质子耦合之间的比率）。此外，有效的模型，其横截面明确地依赖于WIMP的传入速度可以提供一个更好的拟合的DAMA数据在大值的$m_χ$相比，标准的速度无关的横截面，由于调制振幅的不同相位。所有最佳拟合解决方案都与XENON 1 T和PICO 60的排除图存在张力。
2018-07-04 astro-ph.CO hep-ph
Generalized spin-dependent WIMP-nucleus interactions and the DAMA modulation effect
在非相对论性有效场论（EFT）的指导下，我们对费米子弱相互作用大质量粒子（WIMP）与原子核之间的最一般的自旋相关相互作用进行了分类，并在这类模型中讨论了DAMA调制结果用WIMP弹性散射信号进行解释的可行性。我们发现，虽然几个相对论EFT的可以导致一个自旋相关的截面，在某些情况下，与一个明确的，不可忽略的依赖于WIMP的传入速度，三个主要的情况下，可以挑出来的非相对论的限制，其中大约包括他们所有的，只有不同的依赖于转移的动量。对于其中两个DAMA和其他约束之间的兼容性是可能的WIMP质量低于30 GeV，但只有在我们的银河系的光晕，从麦克斯韦的WIMP速度分布。这是通过将对WIMP与中子的有效耦合的抑制（以逃避来自氙和锗探测器的约束）与横截面对转移动量的显式二次或四次依赖性相结合来实现的（这导致与液滴探测器和泡室中的氟相比，DAMA中的钠的预期速率的相对增强）。对于较大的WIMP质量，通过COUPP中碘的散射排除了相同的情况。
2015-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Sensitivity of WIMP bounds on the velocity distribution in the limit of a massless mediator
本研究结合直接探测与太阳中WIMP湮灭的中微子信号，分析无质量媒介子下WIMP相互作用耦合界限对速度分布的敏感性，更新SHM界限并验证不依赖晕的方法的可靠性。
2025-01-14 astro-ph.CO hep-ph
Integrating In Dark Matter Astrophysics at Direct Detection Experiments
我们研究的MAJORANA演示器，一个无中微子双β衰变实验目前正在建设中的桑福德地下实验室，作为一个轻弱相互作用探测器的能力。对于一个接近当前实验边界的截面，MAJORANA DEMONSTRATOR应该收集到数百甚至数千个反冲事件。这为直接从数据中同时确定暗物质的物理性质及其局部速度分布提供了可能性。我们分析了这种可能性，发现允许暗物质的速度分布浮动相当大的WIMP质量测定。这一结果被追溯到以前未探索的WIMP质量和速度色散之间的简并。我们模拟光谱使用等温和通过Lactea II速度分布和评论流的可能影响。我们的结论是，暗物质的速度分布的知识将大大有助于质量和截面的光WIMP的确定。
2013-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Theoretical prospects for directional WIMP detection
直接探测具有方向灵敏度的暗物质是一个很有前途的概念，可以改善对弱相互作用大质量粒子的搜索。有了WIMP引起的核反冲方向的信息，人们就可以获得局部暗物质晕的全三维速度分布，从而为研究WIMP天体物理提供了一条潜在的途径。此外，WIMP反冲分布的独特角度特征提供了一个重要的判别中微子，目前代表了最终的背景，以直接检测实验。
2015-10-14 astro-ph.CO hep-ph
Deriving the velocity distribution of Galactic Dark Matter particles from rotation curve data
假设的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的速度分布函数（VDF），目前最有利的候选人的暗物质（DM）在银河系中，是直接确定的圆速度（“旋转”）曲线数据假设各向同性VDF。这是通过“反演”-使用爱丁顿的方法-银河系DM晕的Navarro-Frenk-White通用密度轮廓来完成的，其参数是通过使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术从最近汇编的一组银河系旋转曲线的观测数据中确定的，该曲线延伸到远远超出银河系圆盘可见边缘的距离。推导出的最有可能的局部各向同性VDF与通常用于分析WIMP直接探测实验结果的“标准晕模型”（SHM）中假设的麦克斯韦形式有很大不同。一个参数化（非麦克斯韦）形式的派生最可能的本地VDF。天体物理学的“g因子”，决定了在直接探测实验中的预期事件率的影响的WIMP VDF可以低于派生的最可能的VDF比最好的麦克斯韦拟合它多达两个数量级的最低WIMP质量阈值的典型实验。
2013-04-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Halo-independent bounds on the non-relativistic effective theory of WIMP-nucleon scattering from direct detection and neutrino observations
我们结合实验的限制，从直接探测搜索和中微子望远镜寻找WIMP湮灭在太阳上的有效非相对论性哈密顿量，驱动散射过程的核的WIMP自旋1/2的28 WIMP质子和WIMP中子耦合的每一个上的晕独立的界限。该方法假设速度分布在太阳系尺度上是归一化的、均匀的，以及WIMP在太阳中的俘获和湮灭之间的平衡，并需要固定WIMP湮灭通道（我们假设$b\bar{b}$）。我们认为一个单一的非零耦合的时间，并发现，对于大多数的耦合的松弛度的晕独立的边界相比，通过假设标准的晕模型是有少数例外相对温和的低和高的WIMP质量制度，在那里它可以小到一个因素的$\simeq 2$，而在10 GeV和200 GeV之间的中间质量范围内，它可以与$\sim 10^3$一样大。这种一般模式的一个例外，与更温和的值的束缚弛豫，观察自旋相关的WIMP质子耦合的情况下，没有或相对较小的动量抑制，其中WIMP捕获强烈增强，因为它是由散射事件驱动关闭$^1H$，这是太阳中最丰富的目标。在这类算子中，对于仅由速度依赖项驱动的相互作用，松弛特别小，与直接检测相比，太阳捕获信号增强，这要归功于太阳内散射WIMP的最高速度，这是由于更大的引力加速度。
2023-03-07 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic dark matter with spin-dependent couplings to protons and large modulation fractions in DAMA
我们讨论的情况下，DAMA调制效应是由弱相互作用的大质量粒子（WIMP）的非弹性向上散射到一个较重的状态，并主要耦合到质子的自旋解释。在这种情况下，由于抑制了WIMP与中子的耦合，来自氙和锗目标的约束被动态地规避，而来自氟目标的约束被运动学地规避，因为触发氟向上散射所需的最小WIMP入射速度超过了银河系中的最大WIMP速度，在这种情况下，钠的WIMP散射通常对大的-WIMP速度分布的速度尾部和接近于1的信号的调制分数以自然的方式出现。另一方面，一个更保守的假设的WIMP速度分布的晕独立的分析允许扩展的可行参数空间的配置，大调制分数是不是严格必要的。我们讨论大调制分数麦克斯韦的情况下，表明它们意味着偏离通常的余弦时间依赖的预期信号在DAMA。然而，我们明确表明，DAMA数据是不敏感的这种失真，无论是在时间和频率空间，即使在极端情况下的100%调制的分数。此外，同样的情况下提供了一个解释的最大能量谱的调制幅度检测DAMA在WIMP的最小传入速度匹配的非弹性upscatter的运动学阈值。对于弹性的情况下，这样的最大值的检测表明调制相位的反转低于本DAMA能量阈值，而这是不期望的非弹性散射。这可以允许在未来DAMA数据的低阈值分析中区分这两种情况。
2016-02-25 astro-ph.CO hep-ph
The median recoil direction as a WIMP directional detection signal
直接探测实验已经达到了探测暗物质WIMP所需的灵敏度。然而，证明一个假定的信号是由于WIMP，而不是背景，是一个主要的挑战。WIMP散射率的方向依赖性提供了一个潜在的WIMP“吸烟枪”。如果WIMP分布主要是平滑的，则银河反冲分布在与太阳运动方向相反的方向上达到峰值。先前的研究已经发现，对于理想的探测器，10阶WIMP事件将足以拒绝各向同性，并排除各向同性背景。我们研究如何中位数反冲方向可以用来确认各向异性反冲信号的WIMP起源。具体来说，我们确定了拒绝零假设所需的事件数，即中值方向是随机的（对应于各向同性的银河反冲分布），置信度为95%。我们发现，为零背景31事件是必需的，大约2倍以上，需要简单地拒绝各向同性。我们还研究了非零各向同性背景的影响。随着背景速率的增加，所需的事件数量增加，最初相当缓慢，然后更快，一旦信号变得次显性。我们还讨论了在大速度的速度分布中的功能的效果，发现在最近的高分辨率模拟中，中位反冲方向。
2010-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The Evolution of Pop III.1 Protostars Powered by Dark Matter Annihilation. II. Dependence on WIMP Properties
该研究通过恒星演化模拟发现，满足密度与俘获效率条件的WIMP湮灭可改变第三星族原恒星演化路径，使其增长至超大质量，为高红移重黑洞种子形成提供可行机制。
2025-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Understanding WIMP-baryon interactions with direct detection: A Roadmap
我们研究了暗物质直接探测搜索的前景，以探索WIMP-重子散射的非相对论有效理论。我们模拟了一个大的噪声反冲能谱不同的散射方案（超出标准的动量独立的接触相互作用），第二代和未来的实验。我们分析这些模拟和量化的概率，成功地确定运营商管理的散射，如果观察到的WIMP信号。我们发现，成功率取决于一个组合的因素：WIMP质量，介质质量，相互作用的类型，和实验的能量窗口。例如，对于20 GeV的WIMP，第二代只可能在相互作用是类库仑的情况下识别正确的算符，而在任何其他情况下都不太可能这样做。对于质量为200 GeV或更高的WIMP，成功几乎是有保证的。我们还发现，无论散射模型和WIMP参数，一个单一的第二代实验是不可能成功地辨别其本身的基础运营商的动量依赖性，但前景大幅改善时，与不同的目标材料和能量窗口的实验进行联合分析。此外，我们研究的质量参数估计和退化的多维参数空间的有效理论。我们发现，特别是由此产生的WIMP质量估计可以严重偏差，如果数据进行分析，假设标准（动量无关）运营商，而实际运营商的动量依赖。最后，我们评估的最终达到直接检测，发现成功的运营商选择的前景之前，达到不可约的背景是极好的，如果信号是刚刚低于目前的限制，但如果第二代不报告WIMP检测渺茫。
2014-06-30 astro-ph.CO hep-ph
Anisotropic dark matter distribution functions and impact on WIMP direct detection
暗物质N体模拟表明，暗物质的速度分布是各向异性的。在这项工作中，我们采用的银河系的参数是从一个适合的运动学数据的质量模型。然后，我们采用了一个分析的暗物质相空间分布，它允许构建自洽的晕模型，其功能的各向异性程度的半径的函数，如建议的模拟。由此产生的速度分布，然后用于分析当前的数据从暗物质直接检测实验。我们发现，径向偏置的速度分布在大的银河系中心的距离（维里半径）导致增加的高速尾的本地暗物质分布。这影响了直接探测实验数据的解释，特别是对于10 GeV左右的暗物质质量，因为在这个区域的高速尾采样。我们发现，允许的区域在暗物质质量截面平面所示的可能的暗示暗物质信号报告的几个实验以及冲突的排除限制从其他实验转移时，晕模型是不同的，以类似的方式。因此，它是不可能的，以提高数据的一致性，参考各向异性晕模型的类型在这项工作中考虑。
2013-12-20 astro-ph.CO hep-ph
Reconstructing WIMP Properties in Direct Detection Experiments Including Galactic Dark Matter Distribution Uncertainties
我们提出了一种新的方法来确定弱相互作用大质量粒子（WIMP）的性质，在未来的吨级直接检测实验，占银河系（MW）光滑暗物质分布的不确定性。使用合成数据的运动学MW晕星匹配目前的样本从斯隆数字巡天，补充当地逃逸速度的限制，我们证明，当地的暗物质密度可以被约束到约20%的精度。对于低质量的WIMP，我们发现，在假设的本地暗物质密度的两个错误的因素，导致严重偏置重建的WIMP自旋无关的截面是不正确的，在15西格玛水平。我们表明，这种偏见可以克服边缘化的参数，描述MW的潜力，并使用这种形式主义项目的WIMP性能在未来1吨氙探测器上达到的精度。我们的方法可以很容易地应用到不同的检测器技术，并扩展到更详细的MW晕模型。
2009-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Direct detection of WIMPs : Implications of a self-consistent truncated isothermal model of the Milky Way's dark matter halo
在基于无碰撞暗物质相空间分布函数“King模型”的银河系有限尺寸暗晕自洽截断等温模型的背景下，研究了直接探测暗物质的弱相互作用大质量粒子（WIMP）候选者的问题.我们的晕模型考虑到了由于观测到的可见物质的引力影响，以自洽的方式对晕的相空间结构进行了修改。晕模型的参数是通过拟合最近确定的银河系的圆形旋转曲线来确定的，该曲线延伸到$\sim$ 60 kpc。与通常用于分析WIMP直接探测实验结果的标准Halo模型（SHM）不同，在我们的模型中WIMP的速度分布是非麦克斯韦的，在最大速度处具有自洽的截止值。对于我们的晕圈模型，它提供了旋转曲线数据的最佳拟合，90% C.L.例如，根据CDMS-II实验的最新结果，在WIMP质量为$\sim$ 71 GeV时，WIMP-核子自旋无关截面的上限是$\sim 5.3\times10^{-8}\pb$。我们还发现，使用原来的2箱年度调制幅度数据的DAMA实验，存在一个范围内的小WIMP群众，通常为$\sim$ 2 - 16 GeV，在其中DAMA合作的声称年度调制信号据称是由于WIMP是兼容的空结果的其他实验。这些结果加强了低质量（$\lsim 10\gev$）WIMP作为暗物质候选者的可能性，正如在SHM背景下进行的几项早期研究所表明的那样。更严格的分析，使用DAMA箱在较小的间隔应该能够更好地约束“DAMA区域”在我们的模型的上下文中的WIM…
2010-08-17 astro-ph.CO hep-ph
Compatibility of DAMA/LIBRA dark matter detection with other searches in light of new Galactic rotation velocity measurements
DAMA/NaI和DAMA/LIBRA的年调制数据，这可能被解释为弱相互作用暗物质（WIMPs）的存在，在我们的星系晕的信号，重新检查的本地速度相对于星系晕的新测量。在太阳附近，银盘的速度估计为250 km/s，而不是220 km/s。我们的分析是进行与不包括沟道效应。DAMA数据的最佳拟合区域显示为移动到稍低的WIMP质量。DAMA数据与其他实验（CDMS，XENON 10和CRESST I）的零结果的兼容性进行了研究，给出了这些新的速度。7-8 GeV WIMP质量的自旋无关（弹性）散射的一个小区域保持在3 $σ$。质子的自旋相关散射对于5-15 GeV的WIMP质量的直接探测实验是可行的（但其他人认为由于在太阳中的湮灭而受到超级神冈的进一步限制）。
2009-09-11 astro-ph.CO
The local dark matter phase-space density and impact on WIMP direct detection
我们提出了一个新的本地暗物质相空间密度的测定。这一结果是得到实施，在各向同性的速度分布和球对称性的限制，爱丁顿的反演公式，其中链接明确的暗物质分布函数的密度分布，并应用，在贝叶斯框架内，马尔可夫链蒙特卡罗算法的样本质量模型的银河系对广泛和多样化的样本的动力学约束。我们考虑三种可能的选择的暗物质密度分布，即Einasto，NFW和Burkert配置文件，发现速度色散，其特征在于在分布的宽度，往往是较大的Burkert的情况下，而逃逸速度依赖于非常弱的配置文件，与我们得到的平均值是在非常好的协议与估计从恒星运动学。推导出的暗物质相空间密度显着不同-最显着的高速尾巴-从通常作为参考的模型在暗物质检测研究，麦克斯韦-玻尔兹曼分布的速度色散固定在本地的圆速度和急剧截断在一个给定的值的逃逸速度。我们讨论了天体物理学的不确定性对暗物质散射率和直接检测排除限制的影响，考虑一些样本的情况下，并显示最敏感的是那些光暗物质粒子和粒子非弹性散射。作为一个总的趋势，当采用自洽相空间密度，我们发现，速率更大，因此排斥限制强，比标准的麦克斯韦-玻尔兹曼近似。工具，我们的本地暗物质相空间密度的其他暗物质候选人或实验设置的结果提供。
2012-06-29 astro-ph.CO hep-ph
Terrestrial WIMP/Axion astronomy
在直接暗物质（DM）探测实验中预测信号需要了解当地晕的天体物理结构。这种理解中的任何不确定性都会直接影响到所有的实验结果。然而，我们的地面实验能够研究这种相同的天体物理依赖性，事实上，这是我们在亚毫秒差距尺度上对局部晕的唯一探测。这是最好的情况下实现的WIMP暗物质，如果方向敏感的实验是可行的，但需要新的参数化的速度分布，使模型独立的索赔。对于轴子来说，前景要大得多，与天体测量探测器相比，占星仪将能够更好地测量局部DM分布。
2017-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Markov Chain Monte Carlo analysis to constrain Dark Matter properties with directional detection
定向探测是一种很有前途的暗物质搜索策略。事实上，弱相互作用大质量粒子（WIMP）引起的反冲将呈现出朝向天鹅座的方向依赖性，而背景引起的反冲在银河系静止坐标系中表现出各向同性的分布。利用这些特征，甚至在一个相当大的背景下，它最近已经表明，从即将到来的定向探测器的数据可能会导致一个竞争性的排斥或一个结论性的发现，这取决于WIMP-核子截面的值。然而，通过使用WIMP信号与WIMP质量和当地WIMP速度分布的强烈依赖性，可以进一步利用这些即将到来的数据。使用马尔可夫链蒙特卡罗分析反冲事件，我们第一次展示了约束未知的WIMP参数的可能性，无论是从粒子物理（质量和截面）和星系晕（沿三轴的速度色散），导致非重子暗物质的识别。
2011-04-01 astro-ph.CO
Dark matter capture by the Sun: revisiting velocity distribution uncertainties
在旨在探测WIMP暗物质（DM）的不同策略中，来自太阳的中微子信号将是一个确凿的证据。这种可能性依赖于太阳的DM捕获，由当地DM分布假设驱动：当地质量密度和速度分布。在这种情况下，我们重新审视那些天体物理学假设（也与直接探测有关）。我们特别关注DM速度分布考虑不同的可能性超出流行的麦克斯韦分布。也就是说，一些替代方案可以通过分析方法和通过观察螺旋星系的宇宙学模拟来考虑。大多数用于约束局部速度分布函数的拟合公式未能描述模拟中观察到的速度分布的峰值和高速尾部，后者通过将DM的局部逃逸速度添加到基准拟合模型中而得到改善。此外，我们测试的爱丁顿反演方法的预测，也说明了银河系动力学历史的重要性。我们估计由此产生的不确定性DM捕获率的太阳，并得出结论，不同的速度分布将影响DM的太阳捕获率的$15-20\%$。最重要的是，捕获率的固有方差的计算导致控制不佳的不确定性，特别是对于高WIMP质量（$>$ 30 GeV）引起关注的捕获方案。
2019-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
WIMP physics with ensembles of direct-detection experiments
对弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的研究是多管齐下的。最终，只有当不同类别的实验看到一致的信号并推断出相同的WIMP属性时，WIMP-暗物质图像才能得到证实。在这项工作中，我们回顾的想法，方法和直接检测搜索的状态。我们特别关注从早期发现的直接检测数据中提取WIMP物理（WIMP相互作用和相空间分布），当时多个实验看到数十到数百个事件。为了证明在这种情况下不同的直接检测实验的重要互补性，我们创建了模拟数据，旨在代表来自不久的将来的第2代实验的数据。我们既考虑了传统的supercryy启发的基准点（自旋独立和依赖的弹性截面低于目前的限制），以及其他类模型（非弹性和有效算子范例）的基准点。我们还研究了放松或放弃对局部WIMP相空间分布的假设对参数估计的影响。我们得出两个主要结论。首先，用实验梳理WIMP物理学关键取决于有一组广泛的探测器目标材料，跨越大范围的目标核质量和自旋相关的灵敏度。从低阈值实验中获得数据也是非常可取的。其次，局部WIMP速度分布的一般重建（只有在使用不同靶材料进行多个实验时才能实现）对于获得WIMP质量的稳健且无偏的估计至关重要。
2013-10-25 astro-ph.CO hep-ph
Ring-like features in directional dark matter detection
我们讨论了一种新的暗物质签名相关的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的定向检测。对于足够重的WIMP和足够低的反冲能量，反冲率的最大值不是在平均WIMP到达方向的方向上，而是在围绕它的一个环中，该环的角半径随着WIMP质量的增加而增加，并且在非常低的能量下可以接近90度。相对于探测器，WIMP速度色散较小，WIMP平均速度较大时，环更容易探测。原则上，环可以用作WIMP质量范围的额外指示。
2012-05-10 astro-ph.CO
On the sensitivity of present direct detection experiments to WIMP-quark and WIMP-gluon effective interactions: a systematic assessment and new model-independent approaches
假设弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的麦克斯韦速度分布在银河系中，我们提供了一个评估现有的暗物质（DM）的直接检测（DD）实验的灵敏度算子的相对论性有效场论描述暗物质与夸克和胶子的相互作用的7维。特别是，我们专注于一个系统的方法，包括一组广泛的实验和大量的耦合，都超过了文献中的完整性类似的分析。相对论有效理论要求为每种夸克味确定一种耦合，因此原则上对于每种不同的组合，应该从直接探测实验数据开始重新计算边界。为了解决这个问题，我们提出了一个近似的模型无关的程序，允许直接计算的边界耦合的任何组合的模型无关的限制的威尔逊系数的非相对论理论表示的WIMP质量和中子-质子耦合比$c^n/c^p$。我们测试结果的近似程序对一个完整的计算，并讨论其可能的陷阱和局限性。我们还在Python中提供了一个简单的插值接口，允许定量地应用我们的方法。
2019-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Detection prospects for heavy WIMP dark matter around M31* in microwave band
Institute of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理研究所）
本研究分析在仙女座星系M31黑洞周围暗物质尖峰中，WIMP湮灭产生的微波同步辐射，并评估ALMA的探测能力，可探测质量达1 TeV的WIMP。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Dark matter astrophysical uncertainties and the neutrino floor
通过直接探测寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）面临着中微子-核相干散射的背景干扰。对于给定的WIMP质量，中微子构成主导背景的截面取决于来自太阳、超新星或大气宇宙线碰撞的每个中微子源通量的不确定性。然而，对于预测的WIMP信号的天体物理成分也有相当大的不确定性。太阳相对于银河系暗物质晕的速度、WIMP的局部密度以及WIMP速度分布的形状都对直接探测实验中预期的事件率有影响，因此将改变中微子是重要背景的WIMP参数空间的区域。在这项工作中，我们扩展了WIMP+中微子分析占的不确定性的天体物理依赖的WIMP信号。我们展示了不确定性对预测发现极限的影响，重点是低WIMP质量（小于10 GeV）时，太阳中微子背景是最重要的。我们发现，对天体物理不确定性的解释改变了作为WIMP质量函数的中微子底的形状，但也导致它出现在更大数量级的截面上，非常接近现有的实验极限--这表明中微子背景将比之前想象的更早成为一个问题。我们还探讨了中微子如何阻碍WIMP参数的估计，以及天体物理学的不确定性如何影响WIMP和中微子的歧视与使用各自的时间依赖性。
2016-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Discriminating WIMP-nucleus response functions in present and future XENON-like direct detection experiments
对暗物质的直接探测极限的标准解释涉及到对潜在的WIMP-核相互作用的特定假设，例如，在最简单的情况下，选择一个Helm形状因子，从现象学上描述了一个与自旋无关的同位旋相互作用。一般来说，暗物质与目标核的相互作用可能通过不同的机制进行，这将导致相应的原子核结构因子作为动量传递$q$的函数的不同形状。我们研究在何种程度上不同的WIMP核反应可以区分的基础上的$q$依赖性的结构因子（或“形状因子“）。我们假设一个整体的相互作用强度与目前的自旋无关的限制，并考虑相应的XENON 1 T样，XENONnT样，达尔文样的直接检测实验的曝光。我们发现，只要相互作用的强度不在于太多低于目前的限制，达尔文设置允许一个决定性的歧视许多不同的响应函数的基础上，他们的$q$的依赖性，直接的后果，阐明暗物质的性质。
2018-05-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing light WIMPs with directional detection experiments
CoGeNT和CRESST WIMP直接探测实验最近观察到了过量的核反冲事件，而DAMA/LIBRA实验有长期存在的年度调制信号。有人认为，这些过剩可能是由于轻质量（m_chi ~ 5-10 GeV）的WIMP引起的。地球相对于银河系静止坐标系的运动导致了WIMP散射率的方向依赖性，提供了任何反冲过剩的银河系起源的强大信号。我们调查是否直接检测实验的方向灵敏度有可能观察到这种各向异性散射率的弹性散射光WIMP提出解释所观察到的过剩。我们发现，所需的反冲的数量从光WIMP在5西格玛意义上检测各向异性信号变化从7到超过190的目标核和能量阈值预期的定向探测器的集合。较小的数字来自于探测器只对最高速度的反冲敏感的配置，因此也是最各向异性的WIMP。然而，在这些情况下，阈值以上的事件率非常小，导致需要大量的实验暴露来积累即使是少量的事件。为了解释这种对WIMP速度分布尾部的敏感性，其形状并不为人所知，我们考虑了两个跨越可能性范围的示例性晕模型。我们还注意到，为了精确计算，必须对地球的轨道速度取平均值。我们发现，对于20 keV的能量阈值，在10^-4 pb的WIMP-质子截面上探测10 GeV的WIMP所需的辐照量约为10^3 kg/天，在计划的定向探测器的范围内。较低的WIMP质量需要较高的曝光和/或较低的能量阈值进行检测。
2012-10-08 astro-ph.CO hep-ph
Directional Dependence and Diurnal Modulation in Dark Matter Detectors
本文研究了离子与大质量弱相互作用粒子（WIMPs）碰撞后反冲的沟道效应。特别是，我们调查的可能性，通道可能会引起昼夜调制的计数率作为地球旋转相对于WIMP风的方向，和效果，通道上的“淬火因子”的检测器。
2011-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Power Corrections to the Universal Heavy WIMP-Nucleon Cross Section
在重WIMP有效理论中，在$1/M$阶上分析了WIMP与核子的散射。$1/M$功率校正（其中$M\gg m_W$是WIMP质量）区分具有相同通用极限的不同基础UV模型，并且由于领先阶的通用幅度水平取消，它们对直接检测率的影响相对于天真的预期可以增强。在低能有效理论下，对弱SU（2）三重态WIMP与标准模型夸克和胶子的相互作用进行了必要的单圈和双圈匹配计算，同时考虑了基本费米子和复合标量的情况.低速WIMP-核子散射截面的评估和比较，目前的实验限制和预计的未来灵敏度。我们的研究结果提供了最强大的预测电弱三重马约拉纳费米子暗物质的直接检测率，在这种情况下，两个源之间的功率校正的取消产生一个小的总$1/M$校正，和总截面接近$M \gtrsim {\rm few} \times 100\,{\rm GeV}$的普遍限制。对于SU（2）复合标量，$1/M$修正引入了对强动力学的依赖。使用一个领先的手征对数评估，总$1/M$修正有一个更大的幅度和不确定性比在费米子的情况下，与一个符号，进一步抑制总截面。这些例子为未来的直接探测实验提供了明确的目标，并激发了能够探测TeV质量范围内中微子地板的大型探测器。
2018-04-18 astro-ph.CO hep-ph
New approaches in the analysis of Dark Matter direct detection data: scratching below the surface of the most general WIMP parameter space
我们表明，DAMA调制结果之间的兼容性（以及统计上不太显著的过量，如CDMS硅效应和CRESST声称的过量）与其他实验的约束，可以通过将直接检测数据的分析扩展到具有自旋依赖性或自旋依赖性的WIMP离开核的标准弹性散射之外来实现。独立的截面，并具有等温球模型预测的速度分布。为此，我们讨论了几种分析暗物质直接探测数据的新方法，目的是消除或减少其对特定理论假设的依赖，并扩大其范围：天体物理不确定性的因子分解方法，非相对论场论中WIMP-核子相互作用的分类和研究，非弹性散射和等矢量耦合抵消，包括次主导两核子非线性光学效应。通常，将这些成分中的两种或更多种结合起来可能会导致与文献中通常声称的非常不同的结论。这表明我们现在才开始触及最一般的WIMP直接检测参数空间的表面。
2015-12-29 astro-ph.CO hep-ph
WIMP astronomy and particle physics with liquid-noble and cryogenic direct-detection experiments
一旦弱相互作用大质量粒子（WIMP）在直接探测实验中被明确探测到，挑战将是确定人们可以从数据中推断出什么。在这里，我检查重建的WIMP粒子物理特性（质量，截面）从下一代低温和液体惰性直接检测实验的局部速度分布的前景。我发现，固定的速度分布的形式时，估计约束的WIMP质量和截面的常见方法意味着失去了包含在数据中的速度分布的信息，并可能导致偏差的粒子物理参数的推断值。我表明，使用一个更一般的，经验形式的速度分布，可以导致良好的约束速度分布。此外，可以使用贝叶斯模型选择标准来确定速度分布的理论启发的函数形式（例如麦克斯韦-玻尔兹曼分布）是否比经验模型更适合。WIMP质量和截面之间的简并度的形状及其与这些参数的真实值的偏移取决于速度分布的假设，这对直接检测和对撞机数据之间的一致性检查具有重要意义。此外，我发现理论参数的不确定性敏感地依赖于用于WIMP搜索的能量范围的上限。如果将WIMP搜索扩展到更高的能量（~ 1 MeV），则可以得到对WIMP粒子物理参数和速度分布的更好的约束。
2012-01-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
From direct detection to relic abundance: the case of proton-philic spin-dependent inelastic Dark Matter
我们讨论的策略，使推断的热遗迹丰度的弱相互作用大质量粒子（WIMP）时，相同的有效的六维算子，解释了实验过量的直接检测假设驱动去耦冻结，并将其应用到亲质子自旋依赖非弹性暗物质（PSIDM）的情况下，一个唯象的设置包含两个状态$χ_1$和$χ_2$与$m_{χ_2}>m_{χ_1}$，我们已经表明在以前的文件中解释DAMA效应符合其他检测器的约束。我们更新pSIDM的实验约束，扩展分析到最一般的自旋相关的动量相关的相互作用允许的非相对论性有效场论（EFT），并考虑在我们的银河系中的WIMP速度分布的一个halo独立的方法和一个标准的麦克斯韦。利用直接探测数据确定模型参数计算遗迹丰度的问题受到$f(v)$的强烈敏感性和WIMP局域密度与WIMP-核子散射截面之间的简并性的影响。因此，DM直接探测实验对EFT的物理截止尺度不直接敏感，而是对不依赖于遗迹丰度的实际值的某些维度组合敏感。然而，这种简并性可以用来发展一个一致性测试的可能性，即WIMP是一个热遗迹摆在首位。当我们把它应用到pSIDM的情况下，我们发现，只有一个WIMP与夸克的标准自旋相关的相互作用${\cal O}_{spin}$可以是一个热遗迹，银河系的速度分布，从麦克斯韦。然而，所有的$χ_2$状态今天必须已经衰减，这需要除了由${\cal O}_{spin}$操作符提供的机制之外的一些附加机制。
2017-04-24 astro-ph.CO hep-ph
A systematic halo-independent analysis of direct detection data within the framework of Inelastic Dark Matter
本文在非弹性暗物质（IDM）的框架内，对现有的弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接探测数据进行了系统的与晕无关的分析。我们表明，当我们的银河系的晕中的WIMP速度分布上的最小数量的假设，有可能找到的WIMP质量和IDM质量分裂的值之间的兼容性，目前的约束和任何三个实验声称看到DAMA，CDMS-Si和CRESST之间的WIMP过剩可以实现。
2014-08-26 astro-ph.CO
Present and projected sensitivities of Dark Matter direct detection experiments to effective WIMP-nucleus couplings
假设弱相互作用大质量粒子（WIMP）在银河系中的麦克斯韦速度分布，我们探索了一个系统的方式，现有的和计划的暗物质（DM）的直接检测实验的一个广泛的集合的相对灵敏度的14个耦合参数，最一般的非相对论性（NR）伽利略不变性所允许的有效哈密顿量，用于驱动自旋为1/2的WIMP核的弹性散射的接触相互作用。我们执行我们的分析中的两个自由参数：WIMP质量$m_χ$和WIMP-中子和WIMP-质子耦合$c^n/c^p$之间的比率。我们包括修改后的信号光谱形状，由于非标准的相互作用时，它是需要在确定的界限，如在背景扣除或应用的最佳间隔方法的情况下。对于每个偶联，在$m_χ$ - $c^n/c^p$平面中，我们提供了最严格的90% C. L.的等高线图。我们还介绍了NRDD_constraints，一个简单的内插代码编写的Python，允许获得的数值作为一个函数的WIMP质量$m_χ$和耦合比$c^n/c^p$的约束，为每个NR耦合。我们发现，9个实验的14个本暗物质搜索考虑在我们的分析提供了最严格的约束上的一些有效的耦合为一个给定的选择$(m_χ,c^n/c^p)$：这是证据的互补性不同的目标核和/或计数率和能量阈值的不同组合时，搜索DM扩展到广泛的可能的相互作用。
2019-02-28 astro-ph.CO hep-ph
Directional detection of Dark Matter with MIMAC: WIMP identification and track reconstruction
定向探测是一种很有前途的暗物质搜索策略。事实上，WIMP引起的反冲呈现出对天鹅座方向的依赖性，而背景引起的反冲在银河系静止框架中呈现出各向同性的分布。利用这些特征，甚至在一个相当大的背景的存在下，我们第一次显示的可能性，以约束的WIMP属性，无论是从粒子和星系晕物理，导致非重子暗物质的识别。然而，这样的结果需要高度精确的轨道重建，这应该是可达到的MIMAC检测器使用专用的读出结合反冲核的可能性分析。
2011-01-14 astro-ph.CO
Aberration features in directional dark matter detection
地球围绕太阳的运动导致暗物质粒子到达地球的速度的大小和方向每年都发生变化，其方式类似于恒星光的畸变。在定向探测器中，弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的像差以一种依赖于地球轨道速度和WIMPs速度的局部星系分布的方式调制核反冲方向的图案。知道了前者，WIMP光行差可以提供关于后者的信息，除了是确认地球旋转和WIMP的外星起源的一种奇怪的方式。虽然观察完整的像差模式需要非常大的曝光量，但我们认为，平均反冲方向或特定立体角上的事件计数的年度变化可以用适度大的曝光量来检测。例如，被垂直于地球轨道的平面隔开的银河半球的积分计数将每年调制，导致银河半球年调制（GHAM）的幅度大于通常的非定向年调制。
2012-07-11 astro-ph.CO
Daily Modulation of the Dark Matter Signal in Crystalline Detectors
晶体中的沟道效应是指带电离子在晶体中的穿透与取向的关系。在直接暗物质晶体探测器中，通道离子在与WIMP碰撞后反冲，将其所有能量都给了电子。因此，沟道效应增加了预期来自WIMP的电离或闪烁信号。闪烁是一种方向效应，它取决于我们银河系暗晕中WIMP的速度分布，并可能导致信号的每日调制。我将提出直接暗物质探测器中每日调制的预期幅度的估计，这既是由于通道效应，也是由于地球绕自身的旋转速度。
2011-09-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Uncertainties in Direct Dark Matter Detection in Light of Gaia's Escape Velocity Measurements
直接探测实验对自旋无关的暗物质-核子相互作用的截面设定了越来越严格的限制。在获得这样的限制，实验主要假设标准晕模型（SHM）的分布暗物质在我们的银河系。定义SHM需要三个天体物理参数：本地暗物质逃逸速度、本地暗物质密度和太阳绕星系中心的圆周速度。本文研究了这三个天体物理参数的不确定性对XENON 1 T排除极限的影响，使用公开可用的DDCalc程序。我们比较使用广泛假设的逃逸速度从RAVE调查和新计算的逃逸速度Monari $et$ $al.$使用盖亚数据的限制。我们的研究发现，天体物理的不确定性主要是在暗物质质量低于6 GeV的逃逸速度（独立于最佳拟合值）的不确定性，并可能导致在4 GeV的排斥极限近6个数量级的变化。在6 GeV以上的WIMP质量，不确定性成为主导的本地暗物质密度，导致不确定性的因素$\sim$ 10（3）在6（15）GeV的WIMP质量的排斥限制。此外，这项工作发现，更新的最佳拟合值的逃逸速度的基础上盖亚数据导致只有非常微小的变化的影响天体物理学的不确定性的XENON 1 T排除限制。
2019-10-18 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
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
On Diurnal and Annual Variations of Directional Detection Rates of Dark Matter
对弱相互作用大质量粒子（WIMP）作为暗物质的方向敏感直接探测将提供暗物质（DM）的明确的非引力特征。由于地球自转引起的DM信号的日变化是银河系WIMP的重要特征。由于地球自转轴相对于WIMP风向的特定方向，在探测器上观测到的WIMP风的视向可以在一天内发生很大的变化。在这项工作中，我们计算了定向探测率与他们的日常和每年的调制在地球上的暗物质实验考虑的几何和动力学的地球太阳系统的详细特征，以及太阳在银河系的运动。本文还考虑了一种不同于通常的暗物质晕标准晕模型的晕模型，即暗盘模型，并对两种模型的结果进行了比较。我们证明了两种类型的气体探测器，即DRIFT（目标材料CS2）和NEWAGE（目标材料CF4），使用时间投影室技术测量反冲核的方向性的结果。计算了特定探测器的WIMP质量和反冲能对事件率日变化的依赖关系，并探讨了所考虑的探测器的质量和反冲能的敏感范围。
2012-04-13 astro-ph.CO hep-ph
How to calculate dark matter direct detection exclusion limits that are consistent with gamma rays from annihilation in the Milky Way halo
在比较直接和间接探测实验对弱相互作用大质量粒子（WIMP）性质的限制时，对暗物质（DM）分布所作的假设是现实的和一致的是至关重要的。例如，如果费米-LAT银河系中心的GeV伽马射线过剩是由于WIMP湮灭，那么它的形态将与通常用于解释直接探测实验数据的标准晕模型不兼容。在这篇文章中，我们计算排除限制直接检测实验使用自洽的速度分布，来自银河系的DM晕有一个广义NFW配置文件的质量模型。我们使用两种不同的方法，使质量模型与银河系中心伽马射线过剩的DM解释兼容。首先，我们将DM密度分布的内斜率固定为最适合过量形态的值。其次，我们允许内斜率变化，并包括用于约束银河系引力势的数据集中的过剩形态。由此产生的直接检测极限显着不同，从使用标准晕模型，特别是轻WIMP，由于本地DM密度和速度分布的差异。
2016-05-17 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Detection with Polarized Detectors
我们认为，使用偏振暗物质探测器来区分各种暗物质模型的前景。如果WIMP是费米子，并参与与普通物质的宇称破缺相互作用，那么探测器中原子核的反冲方向和反冲能量分布将取决于初始核自旋相对于探测器通过星系晕的速度的方向。然而，如果WIMPS是标量，唯一可能的偏振依赖相互作用是非常速度抑制，因此，不可观察。由于这种偏振调制的幅度是由探测器通过光晕的速度固定的，以光速为单位，因此需要比当前实验的曝光量大几倍的曝光量来探测这种效应。
2012-07-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Velocity-dependent self-interacting dark matter from thermal freeze-out and tests in direct detections
在文献中，一小部分的毫荷电暗物质（DM）被认为是对宇宙黎明时21厘米吸收增强的解释。在这里，我们专注于DM的主要组成部分是自相互作用的暗物质（SIDM）的情况下，由小尺度问题的动机。对于SIDM的自相互作用是兼容的从矮到集群规模，速度依赖的自相互作用介导的轻标量$ϕ$被认为是。对于费米子SIDM $Ψ$，主湮没模$Ψ\barΨ \to ϕϕ$是一个$p -$波过程.早期宇宙中SIDM $\rightleftarrows ϕ\rightleftarrows$标准模型（SM）粒子的热跃迁为$ϕ$与SM粒子的耦合设置了一个下限，这一下限已被DM直接探测所排除，在这里我们考虑SIDM通过毫荷电DM处于热平衡。对于$m_ϕ>$ 2毫荷电DM质量，$ϕ$可以快速衰变，避免多余的能量注入到大爆炸核合成中。因此，$ϕ-$ SM粒子耦合可能非常微小，并逃避DM直接检测。弱相互作用大质量粒子（WIMP）与原子核接触散射的图象不能用于SIDM与光介质的散射，本文探索了一种将WIMP搜索结果转化为直接探测SIDM的方法.
2020-01-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exclusion limits from data of directional Dark Matter detectors
定向探测是发现星系暗物质的一种很有前途的搜索策略。利用太阳系通过暗物质晕围绕银河系中心的旋转，它允许显示WIMP事件的方向依赖性。尽管定向搜索的目标是识别WIMP阳性检测，但对于具有相当大的背景污染的非常低的暴露，仍然需要排除限制，例如原型实验获得的限制。定向探测器的数据由反冲核的能量和三维径迹组成。然而，为了设置鲁棒的排除限制，我们专注于事件分布的角度部分，认为WIMP分布的能量部分是无特征的，甚至可能被背景模拟。然后，由于背景和WIMP事件的角分布是已知的，贝叶斯方法来设置排除限制是可能的。本文提出了一种基于扩展似然的统计方法，与现有的方法相比，是最佳的。最后，全面研究了探测器配置对排斥限的影响。它包括有或没有感觉识别的影响，有限的角分辨率，考虑到能量阈值以及一些天体物理的不确定性。
2010-09-06 astro-ph.CO hep-ph
Connecting Dark Matter UV Complete Models to Direct Detection Rates via Effective Field Theory
直接寻找WIMP对远低于弱标度的物理很敏感。在没有光介质的情况下，只考虑标准模型场与暗物质相互作用的有效场论（EFT）方法是卓有成效的。我们考虑一个单态费米子WIMP和有效的运营商，以6维的质量尺度的粒子介导DM与SM的相互作用。我们进行了一个单循环的重整化群演化（RGE）分析，这些有效的运营商从介质的质量尺度的核尺度探测直接搜索。我们将我们的结果应用到模型DM速度抑制相互作用，DM耦合只重夸克，轻子DM和希格斯门，没有我们的分析将不会得到直接检测界限的约束。值得注意的是，一个大的参数空间区域，这些模型被发现被排除作为一个结果的自旋无关的耦合SM循环。除了这些例子，我们强调，更一般的单重态费米子WIMP重正化模型可以匹配到我们的EFT框架，和随后的模型无关的RGE可以用来计算直接检测率。我们的研究结果使我们能够正确地连接不同的能量尺度参与约束WIMP模型，并结合直接检测与其他互补搜索，如碰撞和间接检测的信息。
2015-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical uncertainties on direct detection experiments
直接探测实验准备探测以弱相互作用大质量粒子（WIMP）形式存在的暗物质。在这些实验中预期的信号取决于超本地WIMP密度和速度分布。首先，我们回顾了模拟暗物质分布的方法。然后讨论了局域暗物质密度、圆周速度和逃逸速度的观测测定以及类银河系暗物质晕的数值模拟结果。在每一种情况下，我们都强调了所做的不确定性和假设。然后，我们概述了在直接检测实验中预期的信号中产生的不确定性，特别是事件率的能量，时间和方向依赖性。最后，我们讨论的天体物理学的不确定性时，从直接探测实验解释数据的处理技术。
2012-01-10 astro-ph.CO hep-ph
Compatibility of a dark matter discovery at XENONnT/LZ with the WIMP thermal production mechanism
暗物质（DM）在XENONnT或LZ的发现将对DM粒子质量和耦合常数施加限制。这是有趣的问，当这些限制可以与DM热生产机制兼容。我们解决这个问题的最一般的一组可重整模型，保持洛伦兹和规范对称性，并扩展标准模型的一个DM候选人的质量$m_{\rm DM}$和一个粒子的质量$M_{med}$介导DM夸克相互作用。我们的分析分为两部分。首先，我们假设XENONnT/LZ已经检测到$μ_S\sim\mathcal{O}(100)$信号事件，并使用该输入来计算DM残留物密度$Ω_{DM} h^2$。然后，我们确定的区域在$M_{med} - Ω_{DM} h^2$平面，这是兼容的观测信号和当前的CMB数据。我们发现，对于这里考虑的大多数模型，$\mathcal{O}(100)$信号事件在XENONnT/LZ和DM的热生产只兼容的共振DM湮灭，即$M_{med}\simeq2 m_{DM}$。在这种情况下，XENONNT/LZ将能够同时测量$m_{DM}$和$M_{med}$。我们还讨论了我们的结果对$m_{DM}$，$μ_S$和DM自旋的依赖性，并提供了在这项研究中考虑的所有模型的湮灭截面和介质衰减宽度的解析表达式。
2018-05-28 astro-ph.CO hep-ph
Directional detection of galactic dark matter
定向探测是一种很有前途的暗物质搜索策略。利用太阳系围绕银河系中心通过暗物质晕的旋转，它可以显示WIMP事件的方向依赖性，这可能是识别真正的WIMP事件的有力工具。定向探测策略要求同时测量低能后坐力的能量和三维轨迹，这是目前所有定向探测器项目面临的共同挑战。
2012-07-04 astro-ph.CO
Bracketing the direct detection exclusion plot for a WIMP of spin one half in non-relativistic effective theory
本研究利用9项WIMP直接探测实验的零结果，系统计算了自旋1/2 WIMP非相对论有效理论中56个威尔逊系数因各类干涉效应导致的排除图变化范围，分析了部分保守边界的可靠性问题。
2023-05-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Daily modulation due to channeling in direct dark matter crystalline detectors
在直接暗物质晶体探测器中，离子与WIMP碰撞后反冲的通道效应产生了比预期更大的闪烁或电离信号。闪烁是一种方向性效应，它取决于我们银河系暗晕中WIMP的速度分布，并可能导致信号的每日调制。在这里，我们计算上限的预期幅度的每日调制由于沟道使用沟道分数，我们获得了分析模型在以前的工作。在开发的一般形式主义，我们研究的可能性，找到一个日常的调制由于通道的数据已经收集的DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验。我们发现，即使是最大的日常调制幅度（在某些情况下，10%的顺序）将无法观察到的标准晕中的WIMP在13年的数据所采取的DAMA合作。要观察到这些，DAMA总比率应是其实际值的1/40，或者总DAMA暴露量应是实际值的40倍。在未来的实验中，由于沟道效应而产生的日调制将很难测量。我们发现，它可以观察到轻WIMP固体Ne，假设没有背景。
2011-06-20 astro-ph.CO
Assessing the discovery potential of directional detection of Dark Matter
世界范围内都在致力于发展一种用于定向暗物质探测的大型TPC（时间投影室）。目前所有的项目都是为了实现一个独特的目标：通过利用弱相互作用大质量粒子（WIMP）引起的事件对天鹅座的预期方向依赖性来识别WIMP。然而，这种发现的证据需要仔细的统计数据处理。本文采用基于轮廓似然比检验统计量的频率论方法，讨论了未来方向检测器的发现潜力。这使我们能够估计暗物质探测的预期意义。此外，使用这个强大的测试统计，它是可能的传播天体物理和实验的不确定性，在确定一个给定的定向探测实验的发现潜力。这样，我们发现，30 kg. a CF $_4$定向实验在90% C. L.时可达到3 $σ$灵敏度。分别在最乐观和最悲观的情况下，对于WIMP-质子轴向截面，下降到$10^{-5}$ pb和$3.10^{-4}$ pb。
2012-02-03 astro-ph.CO
