首页/论文/1012.2625

arXiv 1012.26252010-12-13hep-phastro-ph.HEhep-ex

直接探测实验中残留背景事件对WIMP暗物质识别的影响

Effects of Residue Background Events in Direct Detection Experiments on Identifying WIMP Dark Matter

Chung-Lin Shan

备注：: 8 pages, 6 eps figures, to appear in the proceedings of the 2nd International Workshop on Dark Matter, Dark Eaergy, and Matter-Antimatter Asymmetry, Hsinchu, Taiwan, November 5-6, 2010
DOI：: 10.1142/S0218271811019633

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

我们重新检查的模型独立的数据分析方法提取的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的属性，直接使用数据（测量反冲能量）从直接的暗物质探测实验，作为一个更现实的研究，考虑一小部分残留的背景事件，通过所有的歧视标准，然后与其他真正的WIMP诱导的信号在分析的数据集中。在这次演讲中，将讨论剩余背景对确定WIMP质量的影响以及核子上自旋无关的WIMP耦合。

英文摘要：

We reexamine the model-independent data analysis methods for extracting properties of Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) by using data (measured recoil energies) from direct Dark Matter detection experiments directly and, as a more realistic study, consider a small fraction of residue background events, which pass all discrimination criteria and then mix with other real WIMP-induced signals in the analyzed data sets. In this talk, the effects of residue backgrounds on the determination of the WIMP mass as well as the spin-independent WIMP coupling on nucleons will be discussed.

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。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

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。

继续探索

相关论文

暗物质直接探测实验中剩余背景事件对自旋无关WIMP-核子耦合估计的影响

Effects of Residue Background Events in Direct Dark Matter Detection Experiments on the Estimation of the Spin-Independent WIMP-Nucleon Coupling

在直接利用暗物质探测实验测量的反冲能来估计弱相互作用大质量粒子（WIMPs）与核子的自旋无关（SI）标量耦合的模型无关数据分析方法的发展中，假设分析的数据集是无背景的，即，所有事件都是WIMP信号。在这篇文章中，作为一个更现实的研究，我们考虑了一小部分可能的残留物背景事件，通过所有的判别标准，然后与其他真正的WIMP引起的事件在我们的数据集中混合。我们的模拟表明，对于SI WIMP-核子耦合的估计，在O（50）总事例的分析数据集中，最大可接受的残余本底事例分数为~ 10% -20%。对于质量为100 GeV的WIMP和20%的残余背景事件，重建的SI WIMP耦合（具有重建的WIMP质量）的系统偏差原则上为~ +13%，统计不确定度为~ ^{+21%}-14%}（对于无背景数据集为~-3.3%^{+18%}-13%）。

2011-08-16astro-ph.HEhep-exhep-ph

暗物质直接探测实验中残留背景事件对Halo WIMP速度分布函数重建的影响

Effects of Residue Background Events in Direct Dark Matter Detection Experiments on the Reconstruction of the Velocity Distribution Function of Halo WIMPs

在我们早期的工作中，通过直接使用从暗物质探测实验中测量的反冲能来重建弱相互作用大质量粒子（WIMP）的时间平均一维速度分布函数（的矩），假设分析的数据集是无背景的，即，所有事件都是WIMP信号。在这篇文章中，作为一个更现实的研究，我们考虑了一小部分可能的残留物背景事件，通过所有的判别标准，然后与其他真正的WIMP引起的事件在我们的数据集中混合。我们的模拟结果表明，对于一维WIMP速度分布的重建，在O（500）个总事件的分析数据集中，残余背景事件的最大可接受分数为~10% -20%。对于一个质量为50 GeV的WIMP，具有可忽略的不确定性和20%的残余背景事件，重建的速度分布的偏差原则上为~7.5%，统计不确定性为~18%（无背景数据集为~19%）。

2010-06-27astro-ph.HEhep-exhep-ph

暗物质直接探测实验中残余背景事件对WIMP质量测定的影响

Effects of Residue Background Events in Direct Dark Matter Detection Experiments on the Determination of the WIMP Mass

在早期关于通过直接使用来自直接暗物质探测实验的测量的反冲能量来确定弱相互作用大质量粒子（WIMP）的质量的模型无关数据分析方法的开发的工作中，假设分析的数据集是无背景的，即，所有事件都是WIMP信号。在这篇文章中，作为一个更现实的研究，我们考虑了一小部分可能的残留物背景事件，通过所有的判别标准，然后与其他真正的WIMP引起的事件在我们的数据集中混合。我们的模拟表明，对于确定WIMP质量，在O（50）总事件的分析数据集中，对于整个实验可能能量范围的背景窗口，或在低能范围，残余背景事件的最大可接受分数为~ 20%;而对于相对较高能量范围的背景窗口，残留物背景事件的最大可接受分数不能大于~ 10%。对于100 GeV的WIMP质量，在整个实验可能能量范围的窗口中有20%的背景事件，重建的WIMP质量和1-sigma统计不确定度为~97 GeV^{+61%}_{-35%}（对于无背景数据集为~94 GeV^{+55%}_{-33%}）。

2010-08-06astro-ph.HEhep-exhep-ph

暗物质直接探测实验中剩余背景事件对WIMP-核子截面比测定的影响

Effects of Residue Background Events in Direct Dark Matter Detection Experiments on the Determinations of Ratios of WIMP-Nucleon Cross Sections

在我们的工作中，通过直接使用来自直接暗物质探测实验的测量反冲能来确定弱相互作用大质量粒子（WIMP）的不同耦合/截面之间的比率，开发了与模型无关的数据分析方法，假设分析的数据集是无背景的，即，所有事件都是WIMP信号。在这篇文章中，作为一个更现实的研究，我们考虑了一小部分可能的残留物背景事件，通过所有的判别标准，然后与其他真正的WIMP引起的事件在我们的数据集中混合。模拟结果表明，在自旋相关（SD）WIMP-核相互作用大于自旋无关（SI）相互作用的情况下，在分析的数据集中，用于确定SD WIMP在中子上与质子上的耦合比的最大可接受的残余本底事件分数为~ 20% - 40%;而考虑SI和SD WIMP相互作用的一般组合，用于确定两个SD WIMP耦合之间的比率以及质子上的SD截面比率的最大可接受背景比率（中子）与SI的比值约为10% -20%。此外，通过考虑不同形式的背景谱，我们发现，只有在最低的能量范围内的背景事件可能会影响重建（显着）;那些在高能量范围内几乎不会改变重建的比率或只有非常轻微的。

2011-08-16astro-ph.HEhep-exhep-ph

直接探测实验中残留背景事件对确定晕暗物质性质的影响

Effects of Residue Background Events in Direct Detection Experiments on Determining Properties of Halo Dark Matter

我们重新检查的模型独立的数据分析方法提取的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的属性，直接使用数据（测量反冲能量）从直接的暗物质探测实验，作为一个更现实的研究，考虑一小部分残留的背景事件，通过所有的歧视标准，然后与其他真正的WIMP诱导的信号在分析的数据集中。在这次演讲中，残余背景的影响，确定晕暗物质粒子的质量，以及其一维速度分布函数的重建将被讨论。

2010-11-09astro-ph.HEhep-ph

从直接暗物质探测实验中识别非弹性WIMP的模型无关性

Model-Independent Identification of Inelastic WIMPs from Direct Dark Matter Detection Experiments

在本文中，我们介绍了独立于模型的数据分析程序识别非弹性WIMP核散射以及重建的质量和质量分裂的非弹性WIMP的同时和单独。我们的模拟表明，O（50）从一个实验中观察到的WIMP信号，人们已经可以区分非弹性WIMP散射场景的弹性。通过结合两个或多个具有正信号的数据集，甚至可以重建WIMP质量和质量分裂，其统计不确定性小于2倍。

2014-02-20astro-ph.HEhep-ph

更多相关论文收起更多论文

从直接暗物质探测数据估算自旋无关的WIMP-核子耦合

Estimating the Spin-Independent WIMP-Nucleon Coupling from Direct Dark Matter Detection Data

弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的主要候选者之一。为了理解WIMP的性质，并在对撞机产生的新粒子中识别它们（希望在不久的将来），通过直接暗物质探测实验确定它们的质量和核子耦合是必不可少的。基于我们从实验数据中确定WIMP质量的模型无关方法，我提出了一种直接利用测量的反冲能来估计自旋无关（SI）WIMP-核子耦合的方法。该方法不依赖于晕WIMP的速度分布，也不依赖于（实际上）未知的WIMP质量。在无背景环境中，对于~ 100 GeV的WIMP质量，SI WIMP-核子耦合原则上可以通过使用2（或3）x 50个来自实验的事件来估计，不确定度为~ 15%。

2011-08-16astro-ph.HEhep-ph

从粒子和天体粒子数据识别WIMP暗物质

Identifying WIMP dark matter from particle and astroparticle data

确定暗物质性质的最有希望的策略之一是在加速器上寻找新粒子，并进行所谓的直接探测实验。在简化模型的框架内工作，并利用机器学习工具来加速统计推断，我们解决了我们可以从LHC的检测和即将到来的直接检测实验中了解暗物质的问题。我们表明，结合加速器和直接探测数据，有可能确定新发现的粒子为暗物质，通过重建它们的遗迹密度，假设它们是在早期宇宙中热产生的弱相互作用大质量粒子（WIMPs），并证明它与测量的暗物质丰度是一致的。这两个量之间的不一致性将指向暗区的额外物理，或者指向非标准宇宙学，其热历史与标准宇宙学模型的热历史有很大不同。

2018-05-03astro-ph.COhep-ph

确认银河系中心的暗物质燃烧器

Identifying Dark Matter Burners in the Galactic center

如果我们银河系中心的超大质量黑洞（SMBH）是以螺旋状增长的，那么在它周围就会形成一个密集的暗物质“尖峰”。假设暗物质主要由弱相互作用大质量粒子（WIMP）组成，那么一颗离SMBH足够近的恒星就可以以极高的速率捕获WIMP。由于捕获的WIMP在恒星核心湮灭而产生的恒星光度可能与热核燃烧产生的恒星光度相当，甚至超过。因此，该模型预测的存在不寻常的恒星，即“WIMP燃烧器”，在附近的一个膨胀生长的SMBH。我们发现最有效的WIMP燃烧器是具有简并电子核的恒星，例如白矮星（WD）或具有包层的简并核。如果被发现，这样的恒星将为粒子暗物质的存在提供证据，并可能被用来建立其密度分布。在我们之前的论文中，我们计算了一系列暗物质尖峰密度分布、简并核心质量和距离SMBH的WIMP燃烧的光度。在这里，我们比较我们的结果与观测到的最接近银河系中心的恒星，发现它们可以与WIMP燃烧器的形式与信封简并核心一致。我们还交叉检查的WIMP燃烧器的假设与EGRET观测到的伽马射线通量从银河系中心，这对暗物质尖峰密度分布和湮灭截面的约束。我们发现EGRET数据与WIMP燃烧器假说是一致的。GLAST新的高精度测量将证实或设定严格限制银河系中心的暗物质尖峰，这反过来又将支持或设定严格限制银河系中心WIMP燃烧器的存在。

2007-04-11astro-phhep-ph

在标准模型的某些扩展中探测到WIMP类暗物质

Detection of WIMP-like dark matter in some extensions of the Standard Model

最受欢迎的暗物质候选者之一是弱相互作用大质量粒子（WIMP），即具有质量和耦合的粒子大致落在电弱尺度内。除了提供一种解释暗物质的自然机制外，WIMP还为我们提供了一种希望，即可以通过它们的非引力相互作用来检测它们。在这种可能性下，我们肯定会更接近确定暗物质的真实性质的目标。在介绍了一些形式主义和理论元素后，我们研究了WIMP型暗物质的现象学，无论是在模型无关的方式，以及在特定的模型框架，重点是在运行或即将到来的直接和间接检测实验的检测前景。

2011-06-19astro-ph.COastro-ph.HEhep-ph

使用直接和间接搜索与ILC之间的互补性确定WIMP质量

Determining the WIMP mass using the complementarity between direct and indirect searches and the ILC

我们研究的可能性，确定暗物质属性氙类100公斤的实验和GLAST卫星任务。我们表明，而直接探测实验将有效地探测轻WIMP，给出了积极的检测（在10%的水平为$m_χ \lesssim 50$ GeV），GLAST将能够确认，甚至增加的精确度的情况下，NFW配置文件，为WIMP-核子横截面$σ_{χ-p} \lesssim 10^{-8}$铅。我们还预测了下一代对撞机（ILC）中WIMP的产生速率，并将它们对WIMP质量的敏感性与XENON和GLAST项目进行了比较。

2009-01-06astro-phhep-ph

利用直接暗物质探测数据约束自旋无关的WIMP-核子耦合

Constraining the Spin-Independent WIMP-Nucleon Coupling from Direct Dark Matter Detection Data

弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的主要候选者之一。为了理解WIMP的性质，并在对撞机产生的新粒子中识别它们（希望在不久的将来），通过直接暗物质探测实验确定它们的质量及其与核子的耦合是必不可少的。基于我们的方法来确定WIMP质量模型独立于实验数据，我们提出了一种方法，也估计自旋无关（SI）的WIMP核子耦合直接使用测量的反冲能。该方法不依赖于迄今未知的晕WIMP的速度分布。尽管局域WIMP密度的不确定性（因子为~ 2），一旦两个（或更多）不同靶核的实验获得阳性信号，至少可以给出SI WIMP-核子耦合的上限。在无背景的环境中，对于质量为100 GeV的WIMP，其核子上的SI耦合原则上可以估计为只有~ 15%的统计误差，每次实验只有50个事件。

2009-03-19astro-phhep-ph

来自直接、间接暗物质探测实验和对撞机的WIMP质量：一种互补的和模型无关的方法

WIMP mass from direct, indirect dark matter detection experiments and colliders: A complementary and model-independent approach

我们研究的可能性，确定暗物质的性质，从直接（XENON 100）和间接（GLAST）检测实验。以同样的方式，我们研究的观点，下一代对撞机（ILC）。所有这些分析都是按照独立于模型的方法进行的。我们已经表明，这三种检测技术可以以高度互补的方式发挥作用。尽管直接检测实验将有效地探测轻WIMP，但如果给出阳性检测（对于$m_χ \sim 50$ GeV在10%水平），GLAST将能够确认并且甚至增加在NFW分布的情况下对于WIMP-核子横截面$σ_{χ-p}<10^{-8}$ pb的精确度。然而，对于更重的WIMP（$\sim 175$ GeV），ILC将导致质量的重建。

2008-05-15astro-phhep-ph

用直接探测理解WIMP-重子相互作用：路线图

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。

2014-06-30astro-ph.COhep-ph

超越帷幕：在中微子地板处绘制WIMP疆域

Beyond the Veil: Charting WIMP Territories at the Neutrino Floor

本文为终极暗物质直接探测实验建立WIMP理论基准，系统分析热冻结与冻结产生机制及非标准宇宙学对可探测参数空间的影响，为逼近中微子地板的下一代实验提供路线图。

2025-07-22hep-ph

经典标度不变暴胀、超大质量WIMP和无量纲引力

Classically Scale Invariant Inflation, Supermassive WIMPs, and Adimensional Gravity

我们介绍了一个最小的，但全面的框架与$CP$和经典的标度对称性，为了同时解决的层次问题，中微子质量，暗物质，和通货膨胀。在标准模型的内容中加入了一个复杂的规范单重标量和三种右手Majorana中微子的味道，从而促进了跷跷板机制等。一个addimensional理论的重力（Agravity），允许trans-Planckian场偏移。一旦得到单重态标量的Coleman-Weinberg动力学产生的真空期望值，则分别由希格斯门和标量非最小耦合引起弱和普朗克尺度。所有的尺度都没有任何相互的二次不稳定性。$CP$对称性阻止了赝标单线态的衰变，使其成为一个合适的WIMPzilla暗物质候选者，具有正确的观测遗迹丰度。识别伪Nambu-Goldstone玻色子的（近似）尺度对称的暴胀场，该模型可容纳成功的慢卷暴胀，与观测数据兼容。我们得出的结论是，一个伪Nambu-Goldstone暴胀，在一个经典的尺度对称的框架内，产生更轻的WIMPzillas。

2016-04-18astro-ph.COgr-qchep-ph

使用DNA或RNA进行纳米跟踪的新型暗物质探测器

New Dark Matter Detectors using DNA or RNA for Nanometer Tracking

弱相互作用大质量粒子（WIMP）可能构成宇宙中的大部分物质。探测反冲核方向性的能力将大大促进对WIMP的探测。在本文中，我们提出了一种新型的暗物质探测器：由DNA或RNA制成的探测器可以提供纳米分辨率的跟踪，能量阈值为0.5 keV，并可以在室温下工作。当一个来自星系晕的弱相互作用粒子从探测器中的一个原子核上弹性散射时，反冲的原子核就会穿过数百串具有已知碱基序列的单链核酸（ssNA），并沿着它的轨迹切断ssNA链。断裂的位置可以通过使用生物学家熟知的技术扩增和鉴定切割的ssNA的片段来鉴定。因此，反冲核的路径可以被跟踪到纳米精度。在一个这样的探测器概念中，传感器是1 m x 1 m的纳米厚Au箔，并且反冲核的方向通过由ssNA链的有序阵列组成的“NA跟踪室”来测量。聚合酶链式反应（PCR）和ssNA测序用于读出检测器。拟议的探测器比其他替代品更小，更便宜：1公斤的黄金和0.1至4公斤的ssNA（取决于长度和链密度），包装成0.01米$^3$，可以用来研究10 GeV的WIMP。该探测器中可以使用各种其他探测器目标元件，以针对不同的WIMP质量进行优化并识别WIMP属性。通过利用分子生物学的进步，我们的目标是以合理的成本实现比传统WIMP探测器高约1,000倍的空间分辨率。

2015-01-11astro-ph.COastro-ph.IMhep-ex

混合WIMP-轴子暗物质

Mixed WIMP-axion dark matter

我们研究了一个双组分暗物质模型的实验约束，该模型由QCD轴子和标量粒子组成，两者都对宇宙的暗物质遗迹丰度有贡献。该理论的整体Peccei-Quinn对称性可以自发地分解为剩余的$\mathbb{Z}_2$对称性，从而将该标量识别为稳定的弱相互作用大质量粒子，即，一种暗物质的候选者，除了轴子。我们进行了全面的研究模型使用的最新数据从暗物质直接和间接的探测实验，以及新的物理搜索在大型强子对撞机。我们发现，虽然该模型主要是由暗物质探测实验的约束，它仍然是可行的周围的一个小区域的参数空间的标量暗物质是一半的重的标准模型希格斯粒子。在这个允许的范围内，由于暗物质-希格斯耦合的抵消机制，这些实验的边界被规避了。然而，对撞机的搜索结果，施加弱边界的模型。

2020-02-27astro-ph.COhep-ph

费米尺度下的暗物质

Dark Matter at the Fermi Scale

宇宙学的最新突破揭示了宇宙的四分之一是由暗物质组成的，但暗物质的微观身份仍然是一个深层次的谜。我回顾了解决这个难题的最新进展，重点是两个动机良好的暗物质候选人：WIMP和超级WIMP。这些可能性有着相似的动机：它们存在于同样动机良好的粒子物理模型中，观测到的暗物质遗迹密度自然出现，暗物质粒子的质量约为100 GeV，费米在70多年前就确定了这个有趣的能量尺度。与此同时，它们对直接和间接的暗物质搜索、粒子对撞机、大爆炸核合成、宇宙微波背景以及晕轮廓和结构形成有着广泛不同的影响。如果WIMP或超级WIMP是暗物质的重要组成部分，我们将很快进入一个黄金时代，在这个时代，暗物质将通过粒子物理学、天体粒子物理学和宇宙学的界面上的各种探测器进行研究。我概述了这些方案中的每一个暗物质研究的计划，并讨论了在未来几年内识别暗物质的前景。

2005-11-01astro-phhep-exhep-ph

国际直线对撞机对新物理模型的鉴别

Discrimination of New Physics Models with the International Linear Collider

大型强子对撞机（LHC）有望提供TeV量级的新物理信号，这可能涉及WIMP暗物质候选者的产生。国际线性对撞机（ILC）将对这些信号进行分类，并引导我们在TeV尺度上找到新物理学的可行模型。本文以惰性Higgs模型、超对称Higgs模型和具有T宇称的最小Higgs模型为例，讨论了ILC如何鉴别新的物理模型。这些模型预测了具有不同自旋的暗物质粒子，分别为0、1/2和1，因此包括代表性的场景。具体来说，我们专注于对生产过程，e+e-> chi+chi- -> chi 0 chi 0 W +W-，其中chi 0和chi+-是WIMP暗物质和一个新的带电粒子在这些模型中预测。然后，我们评估如何准确地确定这些新粒子的性质，可以在ILC和证明，ILC是能够识别新的带电粒子的自旋和歧视这些模型。

2011-09-28hep-ph

深度学习暗物质子结构的形态

Deep Learning the Morphology of Dark Matter Substructure

强引力透镜是研究暗物质晕结构的一个很有前途的方法。深度学习方法有可能准确识别包含子结构的图像，并将WIMP暗物质与其他动机良好的模型区分开来，包括暗物质凝聚物和超流体的涡旋子结构。这对未来确定暗物质的真实性质至关重要。我们实现了，第一次，分类方法来识别暗物质子结构的基础上模拟强透镜图像与不同的子结构。利用在模拟图像集上训练的卷积神经网络，我们证明了深度神经网络可靠区分不同类型的暗物质子结构的可行性。随着LSST即将推出，预计将有数千张强透镜图像，我们预计监督和无监督深度学习模型将在确定暗物质的性质方面发挥关键作用。

2019-09-16astro-ph.COastro-ph.IMhep-ph

核介质对$\Lambda(1405)$性质的影响

Nuclear medium effects on the properties of $Λ(1405)$

本研究在核介质五夸克假设下，提出含$K^{-}p$与$\bar{K}^{0}n$混合的分子型结构以分析核介质对$\Lambda(1405)$参数的影响，发现其质量和留数分别偏移约20%和38%，为超子共振态介质特性实验研究提供参考。

2024-03-05hep-phnucl-th

超对称$ν$-暴胀子暗物质

Supersymmetric $ν$-Inflaton Dark Matter

该研究提出了暴胀与暗物质统一模型的超对称扩展，通过离散交换对称性确保暴胀子稳定性，利用超对称性保护其势平坦性，分析 reheating 过程确定暗物质候选者参数空间区域，发现类FIMP新区域。

2021-02-01astro-ph.COgr-qchep-ph