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
Stringy Neutralino Dark Matter in Light of CDMSII
最近，CDMS实验报告了可能的第一个直接探测到的暗物质。我们更新的直接检测中性伴子暗物质的约束条件所产生的一个现实的字符串模型，从相交的D6膜考虑到最近的数据从CDMS合作。我们发现在超对称性参数空间中存在着定义明确的区域，在那里可以得到满足CDMS和所有其他实验极限的中性伴子暗物质。这导致了一组不同的超伴子和希格斯光谱，可以在LHC进行测试。
2009-12-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Maximum Likelihood Analysis of Low-Energy CDMS Data
CDMS低能量数据的未分组极大似然分析揭示了强烈的偏好（5.7 sigma C.L.）对于一个模型包含一个指数过剩的事件在核反冲带，当与零假设相比。我们评论这种过剩的可能起源，建立与其他暗物质实验异常的比较。CDMS数据中最近的年度调制搜索被证明是不够敏感的测试暗物质的起源，这种过剩。
2012-04-22 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Updated Constraints on the Dark Matter Interpretation of CDMS-II-Si Data
我们提出了一个更新的晕依赖和晕独立的分析可行的轻WIMP暗物质候选人，可以解释CDMS-II-Si中观察到的过量。我们包括最近的约束LUX，PandaX-II，和PICO-60，以及预计的灵敏度XENON 1 T，SuperCDMS SNOLAB，LZ，DARWIN，DarkSide-20 k，和PICO-250，候选人与自旋无关的同位旋守恒和同位旋违反相互作用，无论是弹性或放热散射。我们发现，存在暗物质的候选人，可以解释CDMS-II-Si的数据，并保持非常边缘与所有当前实验的零结果一致，但这样的模型是高度调整，使暗物质的CDMS-II-Si的解释是非常不可能的。我们发现，这些模型只能在未来通过与LZ或PICO-250相当的实验来排除。
2017-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Supersymmetry with Light Dark Matter confronting the recent CDMS and LHC Results
根据最近的大型强子对撞机和暗物质直接和间接探测实验，我们重新审视了以轻中性伴子作为暗物质候选者的MSSM方案。我们表明，一个非常轻的中性伴子（~ 10 GeV）和标量底夸克的质量接近的情况下，可以满足所有可用的限制从LEP，Tevatron，大型强子对撞机，风味和低能量的实验，并提供解决方案与大部分的暗物质直接探测实验，特别是与最近的CDMS结果。
2013-10-18 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
Hidden sector dark matter explains the DAMA, CoGeNT, CRESST-II and CDMS/Si experiments
我们检查数据从DAMA，CoGeNT，CRESST-II和CDMS/Si直接探测实验的背景下，多组分隐藏部门暗物质。考虑的模型具有一个隐藏的部门与两个或两个以上的稳定的粒子下不间断的$U(1)'$规范相互作用充电。新的规范场可以通过可重正化的动力学混合与标准$U(1)_Y$相互作用，导致暗物质粒子离开普通核的卢瑟福型弹性散射。我们考虑这种类型的最简单的通用模型，具有由两个稳定粒子$F_1$和$F_2$组成的隐藏扇区。我们发现，这个简单的模型可以同时解释DAMA，CoGeNT，CRESST-II和CDMS/Si数据。这个解释与氙100实验的最新结果有些矛盾。
2013-06-10 astro-ph.CO hep-ph
CDMS II result and Light Higgs Boson Scenario of the MSSM
CDMS合作组织已经报道了两个暗物质的候选事件。如果这些事件是由暗物质的弹性散射引起的，那么暗物质将是质量在10- 100 GeV量级的WIMP暗物质，它与核子的散射截面约为10^-43 cm ^2。我们表明，这样的暗物质是适当实现为中性伴暗物质在轻希格斯玻色子的MSSM方案。最轻的希格斯玻色子玻色子的质量可以轻于114.4 GeV，因为希格斯玻色子玻色子和Z玻色子之间的相互作用被抑制了。结果，获得了暗物质和普通物质之间的大散射截面。
2010-07-28 astro-ph.CO hep-ph
Light dark matter for Fermi-LAT and CDMS observations
在标准模型下，轻费米/纯量暗物质（m_DM ~ 8 GeV）中性粒子可以产生CDMS和CoGeNT信号，以及Fermi-LAT γ射线过剩。为了在一个相对简单的框架内解释它们，我们探索了各种DM湮灭和散射过程，讨论了来自粒子物理学的重要唯象约束。假设这两个独立的观测结果有一个共同的DM起源，并且这些过程是通过一个共同的介体产生的，DM应该通过一个s-通道湮灭成τ/反τ轻子对，并通过一个t-通道过程与原子核散射。为了避免p波的抑制，需要一个新的质量为O（1）TeV的类希格斯标量场作为两个过程的共同介质。我们提出了一个超对称模型实现的情况下。
2014-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Sterile neutrino dark matter, CDMS-II and a light Higgs boson
我们在标准模型中加入一个单态右手中微子和一个带电单态标量及一个中性单态标量。这种扩展包括一个离散的对称性，这样我们就得到了一个只与电子和新标量耦合的重无菌中微子。在这个意义上，单态中微子不会与普通中微子混合，因此对大爆炸核合成没有影响。然而，这种无菌中微子可以在早期宇宙中与电弱粒子平衡，这是因为它与电子的耦合，也是因为希格斯玻色子与单重标量混合。我们得到了无菌中微子构成了一个暗物质候选者，并根据现有的实验分析了它的直接探测。我们的结果表明，如果这样的不育中微子在自然界中实现，CDMS-II实验证实了它的积极信号，暗物质需要一个相当轻的希格斯玻色子与新的物理在500 GeV左右的规模。
2010-02-24 astro-ph.CO hep-ph
From Pamela to CDMS and Back
我们将CDMS合作组的最新结果作为一种暗示，即暗物质与核子的弹性散射截面在10^-7 pb附近。通过交叉对称性，这样的截面意味着暗物质湮灭为晕内的强子，导致反质子通量，如果包括一个大的助推因子来解释PAMELA过量的正电子分数，那么PAMELA合作的数据可能会限制反质子通量。作为一个例子，我们提出了一个模型无关的分析费米暗物质和研究的上界的升压因子使用PAMELA反质子通量。
2010-06-23 astro-ph.CO 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
CDMS-II to SuperCDMS: WIMP search at a zeptobarn
低温暗物质搜索实验（CDMS）采用低温Ge和Si探测器通过目标核的弹性散射来探测WIMP。最后一次分析中，锗暴露量为397.8千克-天，没有观测到任何候选事件，因此，当WIMP质量为60 GeV时，与自旋无关的WIMP-核子截面的上限为6.6 x 10 ^{-44} cm ^2（如果包括之前的CDMS Soudan数据，则为4.6 x 10^{-44} cm ^2）。将讨论当前分析的表面事件抑制能力的改进，其中锗暴露比上次分析中使用的暴露大2.5倍。为了将灵敏度提高到超过1 x 10^{-44} cm ^2的基准，研制了新的1英寸厚的探测器。由六个这种探测器组成的第一个塔已成功地安装在苏丹场址。这些探测器将用于15 kg的SuperCDMS级，预期对自旋无关的WIMP-核子弹性散射截面的灵敏度为5 x 10^{-45} cm ^2。此外，CDMS协作组已经开始寻找非WIMP暗物质粒子的特征，这可能解释DAMA观测到的年度调制特征。
2010-01-18 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
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
Effective scalar four-fermion interaction for Ge-phobic exothermic dark matter and the CDMS-II Silicon excess
在有效的四费米子标量相互作用的框架内，我们讨论了弱相互作用大质量粒子（WIMP）狄拉克暗物质候选者的现象学，该候选者是放热的（即是亚稳态的，与核目标相互作用，向下散射到较低质量的状态）和$Ge$ -疏（即其与夸克的耦合违反了同位旋对称性，导致其偏离锗目标的截面被抑制）。我们讨论了CDMS-II硅三候选效应的具体例子，表明模型的参数空间存在一个区域，在该区域中，WIMP散射可以解释符合其他实验约束的过量，而同时暗物质粒子可以具有与观测兼容的热遗迹密度。在这种情况下，亚稳态$χ$和最低质量的$χ^{\prime}$在目前的宇宙和我们的银河系中具有近似相同的密度，但直接检测实验只对$χ$向下散射到$χ^{\prime}$敏感。我们包括一个讨论最近计算的次主导阶校正暗物质-核散射，表明它们的影响的现象通常是小的，但可以成为相当大的在同一参数空间的热遗迹密度是兼容的观察。
2015-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Using Effective Operators to Understand CoGeNT and CDMS-Silicon
几个直接探测实验都报告了与暗物质粒子一致的正信号，该粒子的质量约为7-9 GeV，与自旋无关的散射截面为2.5-4.8 x 10^-41 cm ^2。这些结果并没有上升到发现的水平，但假设它们是由暗物质引起的，一些关于潜在物理学的问题已经可以得到解决。在本文中，我适用于暗物质-标准模型相互作用的有效算子形式主义的CoGeNT和CDMS硅靶实验的结果。我证明，只有一组味盲有效运营商之间的暗物质可以夸克可以是一致的，在所有的能源制度的利益，即热冻结，核散射，间接检测，TeV级对撞机的报告结果。这组算符意味着暗物质与重夸克的大耦合。另一种选择意味着新物理学具有非平凡的味道结构，有效形式主义不适用，因此在LHC可访问的光谱中包含新的状态，或者具有进入无色标准模型粒子的大湮灭通道（可能通过有效算子）。
2013-08-19 astro-ph.CO hep-ph
Search for Low-Mass Dark Matter with CDMSlite Using a Profile Likelihood Fit
低温暗物质搜索低电离阈值实验（CDMSlite）在低温探测器中搜索暗物质粒子与锗核之间的相互作用。该实验实现了低能量阈值，提高了对低质量（<10 GeV/c $^2$）暗物质粒子的灵敏度。我们提出了一个最终的CDMSlite数据集的分析，采用不同的检测器比用于前两个CDMSlite数据集。该分析包括数据“加盐”方法，以防止偏见，改进的噪声歧视，背景建模，并使用配置文件的可能性方法来搜索一个暗物质信号的背景存在。我们实现了70 eV的能量阈值和显着提高的灵敏度为暗物质粒子与质量之间的2.5和10 GeV/c $^2$相比，以前的分析。我们设定了一个上限的暗物质-核子散射截面在锗的5.4 $\times$ 10 $^{-42}$ cm $^2$在5 GeV/c $^2$，一个因素的$\sim$ 2.5改善比以前的CDMSlite的结果。
2021-01-03 astro-ph.CO physics.ins-det
Xenophobic Dark Matter
我们认为模型的仇外暗物质，其中违反同位旋的暗物质-核子相互作用显着降低氙直接探测实验的响应。对于模型的近最大仇外心理，与中子-质子耦合比$f_n / f_p \approx -0.64$，和暗物质质量接近8 GeV，感兴趣的区域CoGeNT和CDMS-Si和CDMS-Ge数据中的Collar和Fields确定的感兴趣的区域可以达成一致。这个模型可能会在未来的直接，间接和对撞机搜索进行测试。有趣的是，由于氙的天然同位素丰度意味着仇外心理有其局限性，我们发现这种仇外心理模型可能会在不久的将来通过氙实验进行探索。LHC和费米-LAT在不久的将来的数据也可能提供有趣的替代探针的仇外暗物质。
2013-06-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light NMSSM Neutralino Dark Matter in the Wake of CDMS II and a 126 GeV Higgs
低温暗物质搜索（CDMS）实验的最新结果重新引起了人们对具有大的自旋无关中性子核子散射截面的轻暗物质的兴趣。在这里，我们研究的区域的下一个到MSSM（NMSSM）能够产生一个轻的中性伴子与大的自旋无关的散射截面，与介导的散射非常轻的单态样标量，和126 GeV的标准模型-像希格斯粒子符合LHC的结果，同时满足其他相关的宇宙学，风味和对撞机的限制。我们关注早期宇宙中两种不同的湮灭场景，即由（1）光标量或（2）光赝标量介导的湮灭。正如预期的那样，这两种情况都受到高度限制。然而，我们发现，仍然存在潜在的可行参数空间，以适应任何一种情况。在第一种情况下，耦合中的意外抵消允许一个总宽度和不可见分支分数与观察到的希格斯玻色子兼容的SM样希格斯粒子。或者，第二种情况也可能发生在这样的区域，其特征是类SM希格斯粒子的分支分数较小，成为成对的轻标量、伪标量和中性伴子，而没有抵消。在这两种情况下，最强的约束来自于稀有的介子衰变和类SM的希格斯玻色子玻色子到中性伴子和轻的CP-甚至希格斯对的奇异衰变。我们概述了这两种情况下的相关参数空间，并评论了未来发现与各种实验的前景。
2014-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Isospin-Violating Dark Matter with Colored Mediators
根据CDMS-II Si实验和LUX和SuperCDMS实验的最新结果，假设暗物质之间的相互作用是由有色粒子介导的，我们研究了暗物质的同位旋破坏情况.我们研究了该模型的唯象学，包括对撞机搜索、味和CP唯象。一个最小的可能方案包括标量暗物质和新的矢量状有色费米子，质量为O（1）TeV作为介质。这种情况可以在14 TeV大型强子对撞机上进行探索，而风味和CP约束是严格的，耦合的严格调整是不可避免的。我们还发现，作为对CDMS-II Si信号的一种解释，具有有色标量介质的同位旋破坏费米暗物质模型不受LHC约束的青睐。
2014-05-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Results from a Low-Energy Analysis of the CDMS II Germanium Data
我们报告的结果，从低温暗物质搜索（CDMS II）实验在苏丹地下实验室的数据重新分析。2006年10月至2008年9月，我们使用8个锗探测器采集了数据，并在降低反冲能阈值（2 keV）的情况下重新分析了这些数据，以提高对质量低于~10 GeV/c^2的弱相互作用大质量粒子（WIMP）相互作用的灵敏度。对于质量低于9 GeV/c^2的WIMP，这一分析提供了比CDMS II之前的结果更强的约束，并排除了与DAMA/LIBRA和CoGeNT实验中可能的低质量WIMP信号相关的参数空间。
2011-04-21 astro-ph.CO hep-ex
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 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
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
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
Light mediators in dark matter direct detections
在扩展的有效算符框架下，我们详细研究了光介质对暗物质（DM）-核散射事件谱的影响。光介质的存在改变了目前实验数据的解释，特别是DM粒子质量的测定。我们通过分析和数值计算表明，对于所有与自旋无关的散射相关的算子，当介质粒子变轻时，数据所允许的DM粒子质量显着增加。对于CDMS-II-Si的数据，允许的DM粒子质量可以达到$\sim 50$ GeV，取决于操作员的类型，并且当介体质量低于$\mathcal{O}(10)$ MeV时，DM粒子质量的增加饱和。来自其他实验如SuperCDMS、CDMSlite、CDEX、XENON 10/100、LUX、PandaX等的上限都倾向于向高DM质量区域变弱。在一个综合分析中，我们表明，光介质的存在下，可以部分地放松目前的CDMS-II-Si，SuperCDMS和LUX的结果的紧张局势。
2015-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Results from the CDMS II Experiment
我报告最近的结果和状态的低温暗物质搜索（CDMS II）实验在美国明尼苏达州的苏丹地下实验室。对2006年10月至2007年7月期间30个探测器采集的数据进行盲分析，发现在我们的Ge探测器中没有与WIMP弹性散射一致的事件。这导致在90% C. L时，自旋无关的WIMP-核子截面的上限为6.6 x 10^-44 cm ^2（与我们先前的结果结合时为4.6 x 10^-44 cm ^2）。对于质量为60 GeV/c^2的WIMP来说。2009年3月，CDMS II停止了数据采集，以便为SuperCDMS Soudan项目安装5个超级塔中的第一个。目前正在分析2007年8月至2009年3月期间收集的数据。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
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 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
Tools for Studying Low-Mass Dark Matter at Neutrino Detectors
我们确定的中微子光谱所产生的低质量（4-10 GeV）的暗物质在太阳中湮灭。我们还确定了低质量的暗物质捕获率（太阳中的元素），假设暗物质通过弹性接触相互作用，弹性长程相互作用，或非弹性接触相互作用。这些都是非探测器特定的数据，需要确定中微子探测器的灵敏度，暗物质在太阳中湮灭。作为一个应用程序，我们估计的灵敏度一千吨液体闪烁中微子探测器（如KamLAND）和LBNE（LAr为基础的）低质量的暗物质与远程相互作用，并将其与预期的CDMS灵敏度。它被发现，KamLAND的灵敏度可以超过可从目前的CDMS数据集高达两个数量级。
2015-07-15 astro-ph.CO 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
Search for annual modulation in low-energy CDMS-II data
我们报告了苏丹地下实验室低温暗物质搜索（CDMS II）实验中低能事件率的年度调制限制。这种调制可以由质量约为10 GeV/c^2的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的相互作用产生。我们没有发现与核反冲一致的否决-反符合单探测器相互作用事件率的年度调制的证据，并且在99%的置信水平下，在5-11.9 keVnr能量范围内，任何调制的幅度都限制在<0.06个事件[keVnr kg day]^-1。这些结果不利于解释报道的调制在1.2-3.2 keVee的能量范围内CoGeNT的核反冲产生的弹性散射的WIMP在>98%的置信度。对于与电子反冲相一致的事件，在3.0-7.4 keVee范围内观察到单探测器或多探测器相互作用没有显著的调制。
2012-09-18 astro-ph.CO hep-ex
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 Light "Ge-phobic" Exothermic Dark Matter
我们提出的直接暗物质（DM）的检测数据的轻WIMP与放热散射与核（exoDM）的比较，无论是假设标准晕模型（SHM）和晕模型无关的方式。放热相互作用有利于轻目标，从而降低了来自氙目标的上限的重要性，其中最具限制性的是目前的LUX限制。在我们的SHM分析中，CDMS-II-Si和CoGeNT区域被这些边界所允许，然而最近的SuperCDMS限制拒绝了具有同位旋守恒耦合的exoDM的两个区域。exoDM的违反同位旋的耦合，特别是具有$-0.8$的中子与质子耦合比的耦合（我们称之为“Ge-phobic”），最大限度地减少了DM与锗的耦合，并允许CDMS-II-Si区域变得与所有边界兼容。这也清楚地显示在我们的光环独立分析。
2014-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Silicon Detector Dark Matter Results from the Final Exposure of CDMS II
我们报告的搜索结果弱相互作用大质量粒子（WIMPS）与硅探测器的CDMS II实验。对2007年7月至2008年9月期间140.2千克-天的数据进行盲分析，发现了三个WIMP候选事件，其表面事件背景估计值为0.41^{+0.20}_{-0.08}（统计）^ {+0.28}_{-0.24}（系统）。中子和206 Pb的其他已知背景分别限于< 0.13和<0.08事件，置信水平为90%。对于质量为10 GeV/c2的WIMP，在反冲能量范围为7-100 keV时，本分析的暴露量相当于23.4 kg-天。已知背景在信号区产生三个或更多事件的概率为5.4%。一个配置文件的似然比测试的三个事件，包括测量的反冲能量给出了0.19%的概率为已知的背景，只有假设测试时，对替代WIMP+背景假设。最大的可能性发生在WIMP质量为8.6 GeV/c2，WIMP-核子截面为1.9 e-41 cm 2的情况下。
2013-10-11 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
Direct detection constraints on EFT operators for inelastic dark matter
Adelaide University（阿德莱德大学）
本研究将弹性暗物质-质子散射截面排除限转换为事例率上限，以此约束GeV质量区轻暗物质非弹性散射的三类代表性有效算符模型。
2026-10-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
GeV Scale Inelastic Dark Matter with Dark Photon Mediator via Direct Detection and Cosmological/Laboratory Constraints
提出了一种新的GeV尺度的非弹性暗物质（DM）候选体.我们的结构具有无反常的$U(1)_X^{}$规范群和暗光子介体，可以实现标量或费米子非弹性DM。它具有高度的预测性和可测试性。我们在XENON 1 T实验中研究了光非弹性DM与电子的散射率，在XENON 1 T，CRESST-III，CDEX-1B和DarkSide-50实验中研究了光非弹性DM与原子核的散射率。我们通过电子反冲探测解决了最近的XENON 1 T异常。结合电子反冲和核反冲（包括Migdal效应）的XENON 1 T约束，我们预测了DM的非弹性质量$\lesssim 1.5$ GeV.我们进一步分析了DM遗迹丰度的界限，较重的DM组件的寿命，和实验室的限制，从中我们确定可行的参数空间，为未来的探测。这为GeV尺度非弹性DM的理论和实验验证提供了重要的基准。
2022-01-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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
2018-01-18 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Prospects for dark matter detection with inelastic transitions of xenon
在直接探测实验中，暗物质可以散射并激发原子核到低激发态。该特征与正则弹性散射信号不同，因为非弹性信号也包含从核的随后的迅速去激发沉积的能量。弹性和非弹性信号的测量将允许单个实验区分自旋无关和自旋相关的相互作用。对于第一次，我们的非弹性信号的两相氙探测器中，暗物质非弹性散射的氙-129或氙-131同位素。我们这样做，通过实施一个典型的吨级两相氙探测器的现实模拟，并仔细估计相关的背景信号。通过我们的探测器模拟，我们探索了来自轴向矢量相互作用的非弹性信号是否可以用即将到来的吨级探测器检测到。我们发现，两相探测器允许信号和背景之间的一些歧视，使它有可能检测到暗物质，非弹性散射的暗物质的同位素超过约100 GeV的暗物质粒子的<$-129或<$-131。如果在两年的数据收集之后，XENON 1 T对弹性散射核的搜索没有发现暗物质存在的证据，那么从轴向矢量相互作用中检测到非弹性信号的可能性将几乎完全排除。
2016-05-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Connecting Direct Dark Matter Detection Experiments to Cosmologically Motivated Halo Models
几个直接探测实验，包括最近的CDMS-II，报告了与5至10 GeV暗物质（DM）一致的信号，这些信号似乎与氙和LUX实验的零结果处于紧张状态;这些表明对理论基础的仔细审查，包括银河系DM速度分布函数（VDF）。我们建立了一个VDF参数空间，从DM唯一的宇宙学模拟，并说明，看似矛盾的实验结果可以在这个参数空间内一致。未来的实验限值应在VDF参数范围内边缘化后报告。
2014-02-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for Light Inelastic Dark Matter with Low-Energy Ionization Signatures in PandaX-4T
本文利用PandaX-4T低能电离数据探测放热非弹性暗物质，将质量劈裂探测能力推至0.05 keV、质量范围推至亚GeV，并对暗光子混合参数给出严格限制。
2025-08-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The puzzles of dark matter searches
DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中暗物质搜索的阳性结果，与其他小组的阴性结果放在一起，可能意味着宇宙学暗物质的非平凡粒子物理解决方案。稳定的粒子带着-2的电荷与原始氦结合在O-氦“原子”（OHe）中，代表了一种特定的比冷核更热的暗物质相互作用形式。OHe在地球物质中的速度减慢，在CDMS实验中无法直接探测地下暗物质，但在DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中，OHe与原子核的反应可导致能量释放在2-6 keV范围内的年度变化。求解了核与OHe系统的薛定谔方程，势阱是球对称的，它是由核外标量等腰吸引势的Yukawa尾和核与OHe之间的偶极库仑排斥作用形成的，距离核表面的距离小于OHe的尺寸.该势的参数窗口被发现，在该窗口处，钠和/或碘核与OHe具有几keV的结合能。在核参数，再现DAMA结果，预测的能量释放的探测器与其他NaI不同的化学含量在大多数情况下，从DAMA探测器。特别地，在CDMS的情况下，OHe-锗束缚态的能量在2-6 keV的范围之外，它的形成在DAMA信号的能量区间内不应导致电离。（节略）
2009-11-30 astro-ph.CO
CDMSlite: A Search for Low-Mass WIMPs using Voltage-Assisted Calorimetric Ionization Detection in the SuperCDMS Experiment
SuperCDMS是一项旨在直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的实验，WIMPs是宇宙中无处不在的暗物质的首选候选者。在本文中，我们提出了WIMP的搜索结果使用量热技术，我们称之为CDMSlite，它依赖于电压辅助卢克-内加诺夫放大的电离能沉积的粒子相互作用。这些数据是在苏丹地下实验室用一个0.6公斤的锗探测器收集的，探测器运行了10天。一个低的能量阈值为170 eVee（电子当量），这使我们能够限制新的WIMP核子自旋无关的参数空间的WIMP质量低于6 GeV/c2。
2013-12-20 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Low energy binding of composite dark matter with nuclei as a solution for the puzzles of dark matter searches
在DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中对暗物质搜索的阳性结果与其他小组的阴性结果一起可以暗示宇宙学暗物质的非平凡粒子物理解。稳定的粒子带着-2的电荷与原始氦结合在O-氦“原子”（OHe）中，代表了一种特定的比冷核更热的暗物质相互作用形式。OHe在地球物质中的速度减慢，对于CDMS实验等直接探测地下暗物质的方法来说，OHe的速度是难以探测到的，但在DAMA/NaI和DAMA/LIBRA实验中，OHe与原子核的低能结合导致了能量释放在2-6 keV范围内的年度变化。求解了核与OHe系统的薛定谔方程，得到了一个球对称势，该势由核标量等腰吸引势的汤川尾作用于核外的He，以及核与OHe之间的偶极库仑排斥作用于核表面，其距离小于OHe的大小.介导标量同位旋的介子的耦合强度和质量的值是相当不确定的。在核势参数的不确定性，我们发现这些参数的范围内，在钠和/或碘核有几个千电子伏的结合能与OHe。在核参数，再现DAMA结果，预测的能量释放的探测器与其他NaI不同的化学含量在大多数情况下，从DAMA探测器。特别是，它表明，在CDMS的情况下，锗状态的结合能与OHe超过2-6 keV的范围，它的形成不应该导致电离的DAMA信号的能量范围内。（节略）
2009-11-30 astro-ph.CO
Improved Constraints on Inelastic Dark Matter
我们进行了广泛的研究DAMA年度调制数据的背景下，非弹性暗物质。结合DAMA光谱信息和其他直接探测实验的结果，我们发现在95%的置信水平下，质量m > 15 GeV的非弹性暗物质被排除在外.然而，在较小的m，非弹性暗物质构成了一个可能的解决方案的DAMA难题。
2009-09-23 astro-ph.CO hep-ph
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。
2009-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Milli-interacting Dark Matter
我们提出的暗物质模型很好地再现了DAMA/LIBRA和CoGeNT的结果，与XENON 100和CDMS-II/Ge的负结果没有矛盾。两种新的费米子F和G通过无质量暗光子的暗U（1）规范相互作用形成了具有标准原子尺寸的类氢原子。核F和中性标量粒子S之间的汤川耦合引起吸引的短程相互作用。这个暗区与我们的标准粒子相互作用，因为存在两种混合，一种是动力学光子-暗光子混合，另一种是质量σ-S混合。来自晕的暗原子在地球物质中弹性扩散，直到它们热化，然后到达具有热能的地下探测器，在那里它们通过辐射捕获与原子核形成束缚态。这导致光子的发射，产生直接搜索实验观察到的信号。
2013-07-29 astro-ph.CO
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
Signatures of Dark Matter Scattering Inelastically Off Nuclei
直接的暗物质探测聚焦于暗物质粒子离开原子核的弹性散射。在这项研究中，我们探讨了非弹性散射的核被激发到一个低的状态，10-100千电子伏，随后迅速去激发。本文采用手征有效场论WIMP核子流，基于大尺度壳模型计算方法，计算了奇质量氙同位素的非弹性结构因子。对于这些情况下，我们发现，非弹性通道是可比的，或可以支配的弹性通道的动量转移约150兆电子伏。我们计算的非弹性反冲光谱的标准晕模型，比较这些弹性的情况下，并讨论了预期的签名在氙探测器，以及现有的和未来的实验的影响。弹性和非弹性散射的组合信息将允许在一个实验中确定主导的相互作用通道。此外，这两个通道探测暗物质速度分布的不同区域，并可以提供对暗晕结构的洞察。允许的反冲能量域和反冲能量在积分非弹性率开始主导弹性通道取决于暗物质粒子的质量，从而提供了一个潜在的处理来约束其质量。
2013-11-08 astro-ph.CO hep-ex 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
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
Capture of Inelastic Dark Matter in White Dwarves
我们考虑白矮星中非弹性暗物质在核上的非弹性自旋无关散射的捕获。我们表明，如果暗物质湮灭的标准模型粒子，然后，在假设的原始球状星团形成，冷白矮星的球状星团M4的观察似乎不一致的解释所观察到的DAMA/LIBRA年度调制信号的基础上，自旋无关的非弹性暗物质散射。或者，如果非弹性暗物质的假设被证实，并且发现它会湮灭为标准模型粒子，那么这将意味着M4核心中的暗物质密度要比它在暗物质晕中形成时的预期密度低得多。最后，我们认为，冷白矮星构成了一个独特的暗物质探针，补充其他直接和间接的检测搜索。
2010-05-26 astro-ph.CO hep-ph
