Directional detection as a strategy to discover Galactic Dark Matter
对银河系暗物质的定向探测是区分真实WIMP事件和背景事件的一种很有前途的搜索策略。气体探测器和读出器的技术进步使得设计和建造竞争性实验成为可能。然而，为了充分利用这种强大的检测方法，需要能够从观察到的反冲图中提取信息来识别WIMP信号。我们提出了一个全面的形式主义，使用基于地图的似然方法，允许恢复信号的主要传入方向及其意义，从而证明其银河系的起源。这是一种盲分析，预期用于任何方向数据。约束推导（$σ_n, m_χ$）平面和系统的研究，以表明，使用这种分析工具，明确的暗物质检测可以实现大范围的曝光和背景水平。
2010-06-28 astro-ph.CO
A review on the discovery reach of Dark Matter directional detection
对银河系暗物质的定向探测提供了一个独特的机会来识别弱相互作用大质量粒子（WIMP）事件。根据未知的WIMP-核子截面，定向探测可用于：排除暗物质，发现具有高意义的星系暗物质或限制WIMP和晕属性。本文综述了暗物质定向探测的发现范围。
2013-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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 directional detection in non-relativistic effective theories
我们将暗物质定向探测的形式推广到任意的单体暗物质-核子相互作用。新的理论框架推广了目前所使用的理论框架，该框架仅基于两种类型的暗物质-核子相互作用。它包括14个暗物质-核子相互作用算符，8个同位素相关的核响应函数，以及暗物质速度分布前2阶矩的Radon变换。利用最近通过数值原子核结构计算得到的核响应函数，计算了由CF $_4$、CS $_2$和$^{3}$ He构成的暗物质定向探测器对14个暗物质-核子相互作用的反冲能谱.我们突出了新的功能，提出的理论框架，并提出了我们的球形暗物质晕和流的暗物质粒子的结果。该研究为暗物质定向探测实验的模型无关分析奠定了基础。
2015-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Discrimination of Dark Matter Mass and Velocity Distribution by Directional Detection
暗物质的速度分布在大多数情况下被认为是各向同性的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，然而一些模拟表明它是各向异性的。我们调查的条件，给约束的各向异性与定向直接检测。
2019-11-01 astro-ph.CO hep-ex
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
The case for a directional dark matter detector and the status of current experimental efforts
我们介绍了具有方向灵敏度的暗物质探测器的情况。这份文件是在2009年天鹅座定向暗物质探测研讨会上开发的，包含了该领域理论家和实验小组的贡献。我们描述了一个暗物质探测器的方向灵敏度的需要，每个定向暗物质实验介绍了他们的项目的状态，我们关闭一个可行性研究，扩大到一吨的定向探测器，这将花费约1.5亿美元。
2009-11-01 astro-ph.CO
MIMAC : A micro-tpc matrix for directional detection of dark matter
定向探测非重子暗物质是区分WIMP事件和背景的一种很有前途的搜索策略。然而，这种策略需要精确测量的能量下降到几keV和3D重建的轨道下降到几毫米。为了实现这一目标，MIMAC项目已经开发。它是基于一个气体微TPC矩阵，充满了CF4和CHF3。本文介绍了用低能单能中子场获得的低能核反冲（H，F）的初步结果。这种搜索策略的发现潜力进行了讨论，并说明了一个现实的情况下访问MIMAC。
2011-02-16 astro-ph.CO
An Antenna for Directional Detection of WISPy Dark Matter
这是一个有趣的可能性，宇宙中的冷暗物质可能由非常轻和非常弱的相互作用粒子组成，如轴子（类粒子）和隐藏的光子。这为直接检测开辟了（但也需要）新技术。一种可能性是使用反射表面来促进暗物质转化为光子，光子可以集中在具有合适几何形状的探测器中。在这份说明中，我们表明，这种技术也允许定向检测和推断的暗物质粒子的全矢量速度谱。我们还注意到，暗物质粒子的非零速度与（非定向）发现实验的概念相关，并概述了相关特征。
2013-08-05 astro-ph.CO hep-ph
Challenges for the directional dark matter direct detection
本文围绕定向暗物质直接探测，介绍气体TPCs这一主流成熟探测装置，综述其发展历程、现存挑战与未来前景，为定向暗物质探测研究提供参考。
2024-03-07 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Directional detection of galactic Dark Matter
对银河系暗物质的定向探测是区分真实WIMP事件和背景事件的一种很有前途的搜索策略。我们目前的技术进展气体探测器以及最近的现象学研究，允许设计和建设的竞争性实验。
2010-01-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Measurement of anisotropy of dark matter velocity distribution using directional detection
虽然暗物质的速度分布被假设为一般各向同性，但一些研究发现，分布的$\sim\hspace{-0.1cm}25$可以具有各向异性分量。由于暗物质的定向探测对核反冲能量和方向都很敏感，因此方向信息在测量暗物质的分布方面可以证明是有用的。使用蒙特卡罗模拟的基础上建模的定向检测的暗物质，我们分析了各向同性和各向异性分布之间的差异，并表明，各向同性的情况下，可以拒绝在90\%的置信水平，如果$O(10^4)$事件可以获得。
2017-11-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter Mass and Anisotropy in Directional Detector
暗物质的速度分布在大多数情况下被认为是各向同性的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，然而，通过模拟也提出了包括各向异性分布在内的其他分布模型。对暗物质的定向直接探测有望成为区分各向同性和各向异性暗物质分布的有效途径。我们研究了在定向探测器的假设下，通过蒙特卡罗模拟获得各向异性和WIMP质量的可能性。
2019-09-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Diurnal Variation of the Wimp Detection Event Rates in Directional Experiments
最近的WMAP数据证实了奇异暗物质与真空能量（宇宙学常数）一起在扁平宇宙中占主导地位。现代粒子理论自然提供了质量在GeV-TeV范围内的可行冷暗物质候选者。超对称性提供了最轻的超对称粒子（LSP），额外维度的理论提供了最轻的卡鲁扎-克莱因粒子（LKP）等。暗物质的性质只能通过在实验室中直接检测来解开。所有这些候选者将被称为WIMPs（弱相互作用大质量粒子）。在任何情况下，直接的暗物质搜索，相当于探测反冲核，在它与WIMP碰撞之后，是粒子物理学和宇宙学的核心。在这项工作中，我们简要回顾了直接暗物质探测实验的相关理论要素，特别注意定向实验。也就是说，在这些实验中，不仅可以观察到反冲核的能量，而且还可以观察到反冲核的方向。由于观测方向相对于地球是固定的，而地球是绕着它的轴旋转的，定向实验将在一天中的不同时间对天空的不同部分进行采样。因此，由于在观察天空的不同部分时，事件发生率是不同的，因此在这样的实验中观察到的信号将表现出非常有趣和特征性的周期性日变化。
2009-12-16 astro-ph.CO
Directional Detection of Dark Matter with Two-Dimensional Targets
我们提出了二维材料作为直接探测暗物质的目标。使用石墨烯作为一个例子，我们专注于暗物质散射沉积足够的能量的价带电子从目标弹出的情况下。我们表明，石墨烯的灵敏度暗物质的MeV到GeV的质量可以媲美，类似的曝光和背景水平，半导体目标，如硅和锗。此外，二维目标是一个很好的定向探测器，因为射出的电子保留了入射暗物质粒子的角度依赖性信息。这一建议可以通过PIMMY实验来实现，这是第一次有机会对亚GeV的暗物质进行定向探测。
2017-07-07 astro-ph.CO hep-ph
Disentangling Dark Matter Dynamics with Directional Detection
非弹性暗物质调和DAMA异常与其他零直接检测实验，并指出在暗物质部门的非最小结构。除了占主导地位的非弹性相互作用，暗物质散射可能有一个次主导的弹性成分。如果这些弹性相互作用在低动量转移时被抑制，它们将具有与非弹性散射事件相似的核反冲谱。虽然即将到来的直接检测实验将看到来自这些模型的强信号，但它们可能无法单独从反冲光谱明确地确定次显性弹性散射的存在。我们表明，定向探测实验可以分离弹性和非弹性散射事件，并发现潜在的动力学的暗物质模型。
2010-03-24 astro-ph.CO hep-ph
Magnetic Inelastic Dark Matter: Directional Signals Without a Directional Detector
磁非弹性暗物质（MiDM）模型，其中暗物质非弹性散射核通过磁偶极子相互作用，先前已被证明调和DAMA/LIBRA年度调制信号与其他实验的零结果。在这项工作中，我们探讨了独特的方向检测签名的MiDM。在暗物质散射到它的激发态后，它以1微秒量级的寿命衰变，并发射出能量约为100 keV的光子。通过研究延迟符合事件，可以探测到核反冲和相应的发射光子。由核相互作用顶点和光子衰变顶点可以重建出激发态的反冲径迹和速度。WIMP反冲轨道的角分布是尖锐的峰值和调制的日常。因此，不需要大体积气体定向探测实验就可以观测到WIMP-核子散射的定向调制。此外，目前的实验，如XENON 100可以立即测量这种定向调制，并限制MiDM参数空间与几千公斤的曝光。
2011-04-13 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Discrimination of Dark Matter Mass and Velocity Distribution by Directional Detection
在大多数情况下，暗物质的速度分布被假定为各向同性，然而，在一些模拟中，各向异性被建议。对暗物质的定向直接探测是判别暗物质速度分布各向异性的一种有希望的方法。我们模拟了定向直接探测中的暗物质和目标散射，并研究了区分各向异性所需的条件。如果暗物质质量是已知的，如果暗物质质量是已知的其他实验的歧视，$O(10^3)-O(10^4)$事件是必需的。我们还研究了暗物质质量未知的情况，在分析中使用的反冲能和散射角数据，无论是暗物质质量和各向异性可以限制得更好，比只与他们的分析。
2020-03-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Inverted dipole feature in directional detection of exothermic dark matter
定向暗物质探测试图测量原子核在与银河系晕中的暗物质粒子相互作用后反冲的运动方向。由于地球相对于银河系的运动，暗物质通量集中在一个优先方向。反冲方向速率的各向异性被认为是暗物质的一个明确无误的特征。平均核反冲方向预计与到达地球的暗物质粒子的平均方向一致。在这里，我们指出，对于一种特殊类型的暗物质，非弹性放热暗物质，平均反冲方向以及一个次要的功能，最大反冲率的环周围的平均反冲方向，而不是相反的平均暗物质到达方向。因此，探测到平均核反冲方向与通常预期的方向相反，将构成对这种类型的暗物质的壮观实验确认。
2016-11-06 astro-ph.CO hep-ph
First Directional Dark Matter Limits from the MIMAC μ-TPC Detector
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Université Grenoble Alpes, CNRS/IN2P3（亚原子物理与宇宙学实验室（LPSC），格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所）；Centre de Physique des Particules de Marseille, IN2P3/CNRS and Université Aix-Marseille（马赛粒子物理中心，法国国家粒子物理研究所/法国国家科学研究中心，艾克斯-马赛大学）
利用MIMAC探测器在莫达讷地下实验室搜索定向暗物质，通过运行特定低压气体混合物重建核反冲三维轨迹，经数据分析比较信号与非源区域事件率，未在天鹅座方向发现事件过剩，设定了自旋相关的WIMP-质子截面上限。
2026-07-28 astro-ph.CO
New directional signatures from the non-relativistic effective field theory of dark matter
非相对论性有效场论（NREFT）的框架旨在根据自旋相关（SD）和自旋无关（SI）相互作用来概括直接检测实验的标准分析。我们发现，一些NREFT运营商导致独特的新的方向签名，如突出的环状功能的定向反冲率，即使是相对较低的质量WIMP。我们讨论了这些签名，以及它们如何影响未来的定向探测器的结果的解释。我们证明，考虑到一系列可能的运营商引入了一个因素2所需的事件，以确认中位反冲方向的信号的数量的不确定性。此外，使用定向检测，可以在具有$\mathcal{O}(100-500)$事件的$2σ$水平上区分更一般的NREFT相互作用与标准SI/SD相互作用。特别是，我们证明，对于某些NREFT运营商，方向灵敏度提供了唯一的方法，区分他们从这些标准的运营商，突出了方向探测器在探测暗物质的粒子物理的重要性。
2015-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Readout strategies for directional dark matter detection beyond the neutrino background
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。随着这些实验灵敏度的提高，如何最好地区分暗物质信号和中微子的问题将变得越来越重要。一种克服这种所谓的“中微子地板”的方法是利用中微子和暗物质引起的反冲所具有的方向性特征。我们表明，定向实验确实可以探测弱相互作用核子截面以下的中微子地板的灵敏度损失很小，由于中微子背景。特别是，我们发现在低WIMP质量（约6 GeV）时，定向探测器的发现极限比非定向极限低几个数量级。对于高WIMP质量（约100 GeV），非方向性的限制是克服了几个因素。此外，我们表明，即使是定向探测器，只能测量1-或2-维投影的3维反冲轨道，发现的潜力只减少了3倍。我们还表明，虽然定向探测器的实验局限性，如感官识别和有限的角分辨率，有不利影响的发现限制，它仍然是可能的，以克服最终的中微子背景所面临的非定向探测器。
2015-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter spin determination with directional direct detection experiments
如果暗物质粒子的自旋为0，那么暗物质-夸克相互作用的可重整化单介质模型的非相对论约化只能产生两种类型的WIMP-核子相互作用。基于这一重要的观察，我们表明，在下一代定向探测实验中，大约100个信号事件足以使$2σ$拒绝自旋0的暗物质假设有利于替代假设，其中暗物质粒子自旋1/2或1。在这种情况下，方向灵敏度是至关重要的，因为各向异性模式的领域内的核反冲方向取决于自旋的暗物质粒子。为了比较，对于100 GeV质量的WIMP和0.25 pb的WIMP-氟散射截面，在30 μ C的压力下操作的CF $_4$探测器中预期约100个信号事件，其中曝光量为约26，000 μ C-米-探测器天。可比较的曝光是在立方米时间投影室探测器阵列的范围内。
2017-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Directional Dark Matter Searches with Carbon Nanotubes
暗物质定向探测问题的一个新解决方案可能来自于使用大型排列的碳纳米管阵列。我们计算了预期的速率的碳离子通道在单壁纳米管一旦提取的散射与一个巨大的暗物质粒子。根据其初始运动学条件，喷射的碳离子可以在纳米管阵列中被引导或停止在本体中。阵列相对于太阳运动方向的取向对沟道几率有明显的影响。这为定向检测器提供了所需的各向异性响应。
2015-12-05 astro-ph.CO hep-ph physics.ins-det
Probing the Local Velocity Distribution of WIMP Dark Matter with Directional Detectors
我们探索定向核反冲探测器的能力，约束弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的局部速度分布进行贝叶斯参数估计模拟反冲事件数据集。我们详细讨论了如何方向的信息，结合测量的反冲能谱，有助于打破退化的速度分布参数。我们还考虑了这样的可能性，即除了星系晕之外，还可能存在冷潮汐流或暗盘等速度结构。假设一个四氟化碳探测器与30千克年的曝光量，一个50 GeV的WIMP质量，和一个WIMP-核子自旋相关的横截面为0.001铅，我们表明，冷潮汐流的属性可能会受到很好的约束。然而，测量具有~50 km/s的低滞后速度的暗盘组件的参数可能是具有挑战性的，除非能量阈值得到改善。
2012-02-22 astro-ph.CO hep-ph
Directional Detection of Light Dark Matter in Superconductors
超导探测器已被提议作为直接探测质量低至keV的光暗物质散射的杰出目标。从各向同性超导靶中产生的激发角分布研究了定向探测暗物质的前景。我们发现，暗物质散射产生的初始激发各向异性分布，并进一步表明，这种方向信息可以保存作为初始激发放松。我们的研究结果表明，定向探测是可能的范围广泛的暗物质质量，并铺平了道路，轻暗物质发现与散装超导目标。
2021-09-09 astro-ph.CO cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Discrimination of anisotropy in dark matter velocity distribution with directional detectors
暗物质的定向探测对反冲能量和核反冲方向都很敏感。为测量暗物质的局域速度分布开辟了道路。在本文中，我们研究的可能性，以区分各向同性分布和各向异性一个建议的N体模拟与方向检测器。根据探测器的不同，分别对两种情况进行了数值模拟，一种是角度直方图，另一种是信号的能量-角度分布。结果表明，在90%C. L.时，速度分布的各向异性可以被区分。如果获得O（$10^4$）信号，则进行卡方检验。
2020-04-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Gaseous Dark Matter Detectors
具有方向灵敏度的暗物质探测器有可能对WIMP产生明确的正观测，并区分银河系暗物质晕模型。在这篇文章中，我们介绍了定向检测器的动机，讨论了实验技术，使定向检测成为可能，并回顾了在这一领域的实验工作的状态。
2009-05-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Graphene-based detectors for directional dark matter detection
具有方向灵敏度的暗物质探测器有能力从各向同性背景中区分出暗物质引起的核反冲，从而为星系晕中的暗物质提供了确凿的证据。受石墨烯和二维材料研究的最新进展的启发，我们提出了一类新的定向暗物质探测器，利用石墨烯为基础的范德华异质结。基于石墨烯/六方氮化硼和石墨烯/二硫化钼异质结构的探测器的概念设计的开发和分析。建议的探测器具有模块化的可扩展性，keV级的检测阈值，纳米位置分辨率，灵敏度下降到10 $\mathrm{GeV}/c^2$暗物质质量，和固有的头尾歧视和背景抑制能力。
2019-07-02 astro-ph.CO astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci
Directional detection of dark matter streams
定向探测WIMP，其中反冲核的能量和方向的测量，目前提出了唯一的前景探测银河系暗物质的局部速度分布。我们调查的程度，未来的定向探测器将能够探测流的形式的暗物质子结构。我们分析了人马座流的信号，并探讨了流的速度，方向，分散和密度的全参数空间。使用组合的非参数方向统计，配置文件似然比检验和贝叶斯参数推断，我们发现，在可接受的曝光时间（O（10）公斤，每年的截面刚好低于目前的排除限制）未来的方向探测器将是敏感的流速度和密度的范围很广。我们还研究和讨论了探测器的能量窗口的重要性。
2014-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Directional detection of light dark matter from three-phonon events in superfluid $^4$He
本文分析了超流$^4$ He探测光暗物质的一个新特征：三声子发射。我们表明，在一个区域的质量低于兆电子伏，这个过程的运动学可以提供一种方法来重建的暗物质相互作用顶点，同时提供背景拒绝通过符合要求和方向性。我们开发了所有必要的技术来处理这样一个可观察的，并计算相关的微分分布。
2021-03-23 astro-ph.CO cond-mat.other hep-ph
The effect of hydrodynamical simulation inspired dark matter velocity profile on directional detection of dark matter
定向探测是探测暗物质的重要途径。这些实验的输入是暗物质的速度分布。最近的流体动力学模拟表明，暗物质速度分布与标准光环模型有很大不同。我们研究的影响，这些更新的速度分布在暗物质定向探测实验。我们计算的事件所需的比率，以确认的前向后不对称性和最大反冲率的环的存在，使用不同的暗物质速度分布的$^{19}$ F和ESTA目标。我们表明，使用更新的暗物质速度剖面，前向后不对称性和最大反冲率的环可以确认使用的$\sim$ 2 - 3少的事件相比，使用标准Halo模型的一个因素。
2018-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Dark matter directional detection with MIMAC
MiMac是一个用于直接探测非重子暗物质的气体（He3，CF4）室的微型TPC矩阵项目。径迹和电离能的测量将允许电子反冲的歧视，而访问的径迹的方向性将打开一个独特的方式来区分一个真正的WIMP信号从任何背景。第一个重建轨道的5.9千电子伏的电子作为一个概念的证明。
2009-05-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Directional Sensitivity In Light-Mass Dark Matter Searches With Single-Electron Resolution Ionization Detectors
提出了一种利用固态探测器对暗物质相互作用具有方向灵敏度的方法来探测来自星系源的低质量弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。尽管有大量的文献用于具有方向灵敏度的大质量WIMP探测器，但没有可用的技术存在以覆盖质量范围<1 GeV的WIMP。我们认为，单电子分辨率的半导体探测器允许方向灵敏度，一旦正确校准。我们研究了常用的半导体材料对这些低质量WIMP相互作用的响应。
2018-03-19 astro-ph.CO cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Direct dark matter detection: The diurnal variation in directional experiments
本文介绍了与直接暗物质探测实验有关的一些理论结果，特别注意了定向实验，即不仅能观测到反冲核的能量而且能观测到反冲核的方向的实验。在定向实验中，检测率取决于线观测与太阳运动方向之间的角度。然而，由于观测的方向相对于地球是固定的，而地球绕着它的轴旋转，在定向实验中，观测方向和太阳运动方向之间的角度在白天会发生变化。因此，在这样的实验中观察到的信号将呈现出非常有趣的和特征性的周期性日变化。
2010-09-03 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
MIMAC: A micro-tpc matrix for dark matter directional detection
暗物质定向探测开辟了一个新的领域，在宇宙学带来的可能性，以建立一个地图的核反冲，将能够探索银河系的暗物质晕，使访问这种物质的粒子表征和形状的晕。MIMAC（MIcro-tpc MAGNETIC of Chambers）合作在过去几年中开发了一种原始原型探测器，该探测器基于大型像素化micromegas与专用快速自触发电子器件的直接耦合，显示了新一代定向探测器的可行性。这种搜索策略的发现潜力进行了讨论和说明。2012年6月，第一个双室原型已经安装在Modane地下实验室（LSM），并显示了第一个地下背景事件，增益稳定性和校准。
2013-04-08 astro-ph.CO physics.ins-det
Identification of Dark Matter with directional detection
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。定向探测器的数据由每个反冲核的能量和三维径迹组成。在这里，我们提出了一个贝叶斯分析方法，致力于从即将到来的方向检测器的数据。然而，我们只关注事件分布的角度部分，认为背景分布的能量部分是未知的。考虑两种不同的情况：暗物质的阳性或无效检测。在第一种情况下，我们将提出一个基于地图的似然方法，允许恢复信号的主要传入方向及其意义，从而证明其银河系的起源。在第二种情况下，提出了一种新的统计方法。它是基于扩展的可能性，以设置强大的和有竞争力的排除限制。这种方法已被比较，其他两种方法，并已被证明是最佳的任何检测器配置。最后，MIMAC项目的前景的情况下，10公斤CF4探测器的曝光时间为3年。
2010-09-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
A review of the discovery reach of directional Dark Matter detection
宇宙学观测表明宇宙中的大部分物质是暗物质。弱相互作用大质量粒子（WIMPs）形式的暗物质可以通过其在目标核上的弹性散射直接被探测到。目前大多数直接探测实验只测量反冲核的能量。然而，定向探测实验对核反冲的方向也很敏感。由于太阳相对于银河系静止坐标系的运动，方向反冲率具有偶极特征，在太阳运动方向附近达到峰值。这为证明核反冲的银河起源提供了一个强有力的工具，从而明确地探测到暗物质。此外，定向反冲分布取决于WIMP的质量，散射截面和当地的速度分布。因此，有了大量的反冲事件，就有可能从粒子和天体物理性质的角度研究暗物质的物理学。我们审查的潜在的定向探测器检测和表征WIMP。
2016-03-17 astro-ph.CO hep-ph physics.ins-det
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
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
MIMAC: MIcro-tpc MAtrix of Chambers for dark matter directional detection
非重子暗物质的定向探测是区分WIMP事件和中子的一种很有前途的搜索策略，中子是暗物质直接探测的最终背景。这种策略需要精确测量的能量下降到几个千电子伏和三维重建的轨道下降到几毫米。MIMAC（MIcro-tpc MAGNETIC的商会）合作在过去几年中开发了一个原始的原型探测器的基础上直接耦合的大型像素化micromegas与一个特殊的开发快速自触发电子显示的可行性，新一代的定向探测器。第一个双室原型已于2012年6月安装在Modane地下实验室。显示了第一个背景事件、增益稳定性和校准。第一个频谱的核反冲显示来自氡子体的三维轨道。
2013-11-04 astro-ph.CO physics.ins-det
Directional Direct Detection of MeV Scale Boosted Dark Matter in Two Component Dark Matter Scenario via Dark Photon Interaction
本研究针对双组分暗物质模型中较重暗物质湮灭产生的MeV尺度助推轻暗物质，探索定向直接探测（如核乳胶探测器NEWSdm）的有效性，聚焦质子、碳等轻核靶，为探测常规方法无法覆盖的低质量暗物质参数空间提供新途径。
2025-04-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
MIMAC : A micro-tpc matrix for directional detection of dark matter
定向探测非重子暗物质是区分WIMP事件和背景的一种很有前途的搜索策略。然而，这种策略需要精确测量的能量下降到几keV和3D重建的轨道下降到几毫米。为了实现这一目标，MIMAC项目已经开发。它是基于一个气态的微型TPC矩阵，填充有3 He，CF 4和/或C4 H10。本文介绍了用低单能中子场获得的低能核反冲（1H和19 F）的初步结果。这种搜索策略的发现潜力进行了讨论，并说明了一个现实的情况下访问MIMAC。
2010-12-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Harmonics in the Dark-Matter Sky: Directional Detection in the Fourier-Bessel Basis
具有方向灵敏度的核反冲探测器可以揭示银河系中大质量弱相互作用粒子（WIMP）暗物质速度分布的细节。以前的研究假设速度分布采用简单的函数形式，其特征在于由少量的参数。最近的工作表明，基函数展开可以允许更一般的参数化;这种方法已经被认为是一维速度和动量分布，也为三维速度分布服从某些平衡条件。在这项工作中，我扩展了这种基函数的方法，允许任意的速度分布的傅里叶-贝塞尔基础上工作，推导出的方向反冲光谱的解析表达式。这样的方法是完全通用的，并且如果速度分布太复杂而不能用简单的函数形式表征或者没有完全维里化，则可能是有用的。傅里叶-贝塞尔基函数的三维Radon变换的结果可能是层析应用的一般利益。
2014-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Review on non-directional direct dark matter searches
综述了非定向直接检测方法。目前领先的实验自旋无关的WIMP相互作用是使用两个量的同时测量的低温测辐射热计和惰性气体，如氙事件的背景歧视。除此之外，还开发了几种有趣的技术，每种技术都具有特定的优点，例如能量阈值降低或对电离辐射背景的强免疫力。所使用的技术和最新的结果自旋相关和自旋无关的情况下。
2011-10-02 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Directional axion detection
我们开发了一种形式主义来描述扩展现有的轴子晕圈镜设计，具有方向性的灵敏度传入的暗物质轴子速度。如果实验设计的尺寸接近局部轴子场的典型相干长度，那么这种效应是可以测量的。有了方向灵敏度，轴子探测实验将有极大的潜力来探测局部暗物质速度分布。我们发展我们的形式主义一般，但将其应用到具体的实验设计，即谐振腔和介质盘haloscope。我们证明，这些实验是能够测量日常调制的暗物质信号，并用它来重建三维速度分布。这使得人们可以测量太阳特有的速度，探测暗物质速度椭球的各向异性，并确定冷的子结构，如最近发现的地球附近的流。定向实验还可以在更短的时间尺度上识别特征，这可能有助于绘制轴子微团的碎片。
2018-06-15 astro-ph.CO hep-ph
MIMAC: A micro-tpc matrix project for directional detection of dark matter
非重子暗物质的定向探测是区分WIMP事件和背景事件的一种很有前途的搜索策略。这种策略需要测量的反冲能量下降到几千电子伏和三维重建的轨道下降到几毫米。MIMAC项目，基于微型TPC矩阵，充满CF4和CHF3正在开发中。第一个结果室原型的这个矩阵，低能量核反冲（1H和19F）与单能中子场获得。这种搜索策略的发现潜力说明了一个现实的情况下访问MIMAC。
2011-11-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Directional direct detection of light dark matter up-scattered by cosmic rays from direction of the Galactic center
本研究针对 MeV 尺度暗物质难以直接探测的问题，提出利用宇宙线向上散射机制，模拟核反冲并定量揭示大量暗物质来自银河系中心方向，证明未来方向性探测器能以超过 5σ 置信度验证该特征。
2023-07-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
DMTPC: A dark matter detector with directional sensitivity
通过将核反冲方向与地球在银河系中的运动方向相关联，定向暗物质探测器可以明确地探测到弱相互作用大质量粒子（WIMP），即使在存在背景的情况下。在这里，我们描述的暗物质时间投影室（DMTPC）检测器，TPC充满CF4气体在低压（0.1大气压）。利用该探测器，我们测量了能量低至100 keV的核反冲矢量方向（头尾），角分辨率<15度。为了研究我们的探测器背景，我们在麻省理工学院校园的一个地下室实验室里工作了几个月。我们目前正在新墨西哥州的废物隔离试验工厂设施建造一种新的高放射性纯度探测器，用于地下部署。
2009-07-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
Direct detection of dark matter axions with directional sensitivity
我们研究了轴子晕圈探测器谐振腔中轴子暗物质信号的方向性效应，对于不满足轴子德布罗意波长$λ_a$充分大于完全相干转换的腔尺寸$L$（即$λ_a \gtrsim 2πL$）的腔几何形状.我们专注于长薄腔沉浸在偶极磁铁，并找到适当选择的腔长度，O（1）调制的信号与腔的方向相对于由银河系暗物质晕的等温球模型预测的遗迹轴子背景的动量分布。这种效应可以被用来设计定向轴子暗物质探测器，提供一个明确无误的外星起源的可能的积极检测签名。此外，调制的精确形状可以给出星系晕分布的信息，并且对于特定的晕模型，对于更高的轴子质量给出额外的灵敏度。
2012-08-28 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
A prototype of a directional detector for non-baryonic dark matter search: MIMAC (Micro-TPC Matrix of Chambers)
我们已经开发了一个微型TPC使用像素化的散装micromegas耦合到专用的采集电子作为读出允许重建几个千电子伏反冲的三维轨道。该原型已在IRSN-Cadarache的Amande设施进行了测试，提供单色中子。第一个结果有关歧视的几个千电子伏的电子和质子反冲。
2009-10-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
DMTPC: Dark matter detection with directional sensitivity
暗物质时间投影室（DMTPC）实验使用低压（0.1 atm）的CF_4气体来寻找银河系WIMP暗物质的方向性特征。我们描述了DMTPC装置，并总结了最近的结果，从35.7克天暴露表面运行在麻省理工学院。核反冲削减后的数据，我们发现105个候选事件的能量范围在80 - 200 keV，这是符合预期的宇宙成因中子背景。使用这些数据，我们获得了WIMP质量为115 GeV/c2时2.0 \times 10^{-33} cm ^2的自旋相关WIMP质子横截面的极限。这种探测器目前部署在新墨西哥州的废物隔离试验工厂的地下。
2010-12-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
