Background effects on reconstructed WIMP couplings
Chung-Lin Shan
在这次演讲中，我提出了小的，但不可忽略的未被拒绝的背景事件的影响，对WIMP耦合/截面的测定。
In this talk, I presented effects of small, but non-negligible unrejected background events on the determinations of WIMP couplings/cross sections.
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
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%）。
Effects of Residue Background Events in Direct Detection Experiments on Identifying WIMP 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，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。
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%}）。
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。
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%）。
Improvement of the Determination of the WIMP Mass 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。我们开发了一种独立于模型的方法，通过使用数据（即，测量的反冲能量）的直接检测实验。我们的方法是独立于尚未未知的WIMP密度在地球附近的WIMP速度分布的形式，以及WIMP核截面。然而，它需要来自具有不同靶核的至少两个探测器的正信号。在这项工作的第一阶段，我们发现了一个系统的偏离重建的WIMP质量从真正的重WIMP。现在，我们改进了这种方法，使这种偏差可以大大减少，即使是非常高的WIMP质量。重建质量的统计误差也有所减少。在无背景的实验中，用2次50个事例就可以确定~ 50 GeV的WIMP质量，误差约为35%。
Reconstructing the WIMP Velocity Distribution from Direct Dark Matter Detection Data with a Non-Negligible Threshold Energy
在本文中，我们调查的修改，我们的表达式开发的模型无关的数据分析程序的重建（时间平均）的银河系弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的一维速度分布具有不可忽略的实验阈值能量。我们的数值模拟表明，对于高达O（200）km/s的最小可重建速度，我们对归一化常数估计量的模型无关修改可以提供精确的重建速度分布点，以匹配真实的WIMP速度分布，偏差<~ 10%。
Determining the WIMP mass from a single direct detection experiment, a more detailed study
在弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接探测实验中，核反冲能谱依赖于WIMP的质量。我们研究如何与WIMP质量可以确定由一个单一的直接检测实验的准确性取决于检测器的配置和WIMP的属性。我们调查的影响，不同的基础WIMP的质量和横截面，探测器的目标核，曝光，能量阈值和最大能量，当地的圆形速度和背景事件率和频谱。观测到的事件数量与暴露量和横截面成正比，因此这些量对WIMP质量测定的准确性有最大的影响。不同探测器确定WIMP质量的相对能力不仅取决于WIMP和靶的质量，还取决于它们的能量阈值。我们发现，随着动量转移的增加，核的形状因子迅速减小，这意味着重核不一定能够更准确地测量重WIMP的质量。局部圆速度的不确定性和不可忽略的本底都将导致WIMP质量测定的系统误差。使用单个检测器，如果背景光谱具有与WIMP光谱相似的形状（即指数背景，或平坦背景和重WIMP），则将难以将WIMP信号（和WIMP质量）与背景分离。
Prospects of Indirect Searches for Dark Matter at INO
弱相互作用大质量粒子（WIMP）在太阳中心的湮灭可能会引起中微子通量。我们研究了在即将到来的铁量热计（ICAL）探测器上寻找这些中微子的前景，该探测器将被安置在印度的中微子天文台（INO）。我们进行ICAL模拟，以获得探测器的效率和分辨率，以模拟μ介子事件在ICAL由于中微子来自湮灭的WIMP在质量范围$m_χ= (3-100)$ GeV。大气中的中微子构成了这些间接探测研究的主要背景，并且可以使用信号仅来自太阳方向的事实来减少。对于一个给定的WIMP质量，我们找到了开角$θ_{90}$，使得90%的信号事件包含在这个角度内，并使用这个圆锥切割标准来减少大气中微子背景。然后，通过INO的太阳暴露函数对减少的背景进行加权，以获得给定WIMP质量的最终背景光谱。我们进行了$χ^2$分析，并提出了预期的排斥区域的$σ_{SD}-m_χ$和$σ_{SI}-m_χ$，其中$σ_{SD}$和$σ_{SI}$是WIMP核子自旋相关（SD）和自旋无关（SI）散射截面，分别。对于10年暴露和PDMATHAMT GeV，预期90\ %C. L.对于$τ^{+} τ^{-}$湮灭通道，排除极限为$σ_{SD} < 6.87\times 10^{-41}$ cm $^2$和$σ_{SI} < 7.75\times 10^{-43}$ cm $^2$，对于$b~\bar b $通道，排除极限为$σ_{SD}…
The status of the search for low mass WIMPs: 2012
利用最近在Marina del Rey举行的暗物质研讨会的信息，我们讨论了低质量WIMP的最新证据和限制。现在有五个独立的实验限制这样的WIMP，包括一个新的论文对氙100 225天的曝光。具有不同背景的非常不同的实验方法构成了这个极限。我们推测了低质量WIMP信号和背景的可能来源。
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。
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。
Analyzing Direct Dark Matter Detection Data by the AMIDAS Website
本文介绍了AMIDAS网站对晕WIMP性质的数据分析结果：核子的质量和自旋无关与自旋相关的耦合/截面的比值。虽然非标准的天文设置已被用来生成伪数据集，我们的分析，它已被发现，没有先验信息/假设的本地密度和速度分布的晕暗物质，这些WIMP属性已被重建与输入值的偏差约5%至< ~40%。
A Precision Search for WIMPs with Charged Cosmic Rays
AMS-02已经达到了探测正则热WIMP的灵敏度，因为它们被湮没成反质子。由于数据的高精度，天体物理背景的不确定性已成为间接暗物质探测的最大限制因素。在这项工作中，我们系统地量化和-在可能的情况下-减少反质子背景的不确定性。我们通过结合反质子、B/C和正电子数据来约束带电宇宙射线的传播。截面的不确定性是从广泛收集的加速器数据中确定的，并且是有史以来第一次被充分考虑在内。这使我们能够通过光谱特性来鲁棒地约束甚至次主导的暗物质信号。对于一个标准的NFW暗物质配置文件，我们能够排除热WIMP的质量高达570 GeV的湮灭成底夸克。虽然我们证实了与质量约为80 GeV的暗物质兼容的报告过量，但在我们的分析中，其局部（全球）意义仅达到2.2 sigma（1.1 sigma）。
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%。
Analyzing direct dark matter detection data with unrejected background events by the AMIDAS website
在这次演讲中，我介绍了AMIDAS网站提取晕WIMPs属性的数据分析结果：质量以及核子上的自旋无关和自旋相关耦合/截面（之间的比率），并考虑了可能的未拒绝的背景事件在分析的数据集中。虽然非标准的天文设置已被用来生成伪数据集，我们的分析，它已被发现，没有先验信息/假设的本地密度和速度分布的晕暗物质，这些WIMP属性已被重建与输入值的偏差约2%至<~ 30%。
Early Annihilation and Diffuse Backgrounds in 1/v WIMP models
最近的几项研究考虑了对标准弱相互作用大质量粒子（WIMP）方案的修改，其中对湮灭的截面（乘以相对速度v）增强了1/v。由于v~10^{-3}在星系晕中，这可能会提高光子和/或电子-正电子对的湮灭率，足以解释几个令人困惑的银河辐射信号。在这里，我们表明，如果湮灭截面标度为1/v，那么有一个爆发的WIMP湮灭在第一暗物质晕，在红移z ~ 100-200形成。如果湮灭的是能量范围在100 keV - 300 GeV的伽马射线，或者能量范围在GeV - 2 TeV的电子-正电子对，那么今天仍然存在对弥漫的河外伽马射线背景的贡献。该背景的上限提供了对湮灭截面的约束。如果光子或电子-正电子能量落在这些能量范围之外，那么辐射被星系际介质（IGM）吸收，从而电离和加热IGM。在这种情况下，宇宙微波背景对电离历史的约束也限制了湮灭截面。
WIMP Searches at the International Linear Collider
弱相互作用大质量粒子（WIMP，$χ$）是暗物质的候选者。在轻子对撞机上的WIMP搜索与在强子对撞机上的搜索以及直接和间接探测是互补的，因为它们直接探测与电子的耦合，而电子的耦合先验地独立于与强子的耦合。与强子对撞机一样，WIMP对的产生可以通过额外的标记粒子观察到，特别是来自初始状态辐射的光子（$e^+e^-\rightarrowχχγ$）。利用这种技术，可以探测到WIMP质量接近质心能量的一半。偏振光束对于减少标准模型背景和在发现信号的情况下表征新粒子的性质是必不可少的。在EFT的背景下，将讨论在国际直线对撞机上进行单光子WIMP研究的前景。此外，还将提出探测器要求。
Model-Independent Determination of the WIMP Mass 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。我们开发了一种模型无关的方法，通过使用数据（即，测量的反冲能量）的直接检测实验。我们的方法是独立于尚未未知的WIMP密度在地球附近的WIMP速度分布的形式，以及WIMP核截面。然而，它需要来自具有不同靶核的至少两个探测器的正信号。在无背景的环境中，原则上可以用只有$2 \times 50$事件的$\sim 35%$的误差来确定$m_χ\sim 50$ GeV;在实践中，为了减少背景而施加的信号事件的反冲能量的上限和下限会增加误差。如果$m_χ$显著超过所用最重靶细胞核的质量，则该方法也会失去精度。
Prospects for SIMPLE 2000: A large-mass, low-background Superheated Droplet Detector for WIMP searches
SIMPLE 2000（用于大质量粒子搜索的过热仪器）将包括一个由8至16个大活性质量（$\sim15$ g）过热液滴探测器组成的阵列，将安装在Rustrel Pays d 'Apt的新地下实验室中。有几个因素使SDD成为检测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的有吸引力的方法，即它们对最小电离粒子的固有不敏感性、高氟含量、低成本和在环境压力和温度附近操作。我们在这里评论的制造，校准和已经竞争的第一个限制从简单的原型喷雾干燥器，以及预期立即增加的灵敏度的计划，其目的是在2000年期间的接触$>$ 25千克-天。中等质量的富氟探测器的能力，探索区域的中性伴子参数空间超出了最雄心勃勃的低温项目的范围。
WIMP Dark Matter Direct-Detection Searches in Noble Gases
宇宙学的观测和银河系的动力学提供了大量的证据来证明一个不可见的和占主导地位的质量成分。这种所谓的暗物质可能是由新的、颜色和电荷中性的粒子组成的，这些粒子在早期宇宙中与普通物质脱钩时是非相对论性的。这样的弱相互作用大质量粒子（WIMP）被预测与重子有非零耦合，可以通过它们与原子核的碰撞在超低背景，深地下探测器中检测到。其中，基于液化惰性气体的探测器在过去十年中显示出巨大的发现潜力。在简要介绍了直接暗物质探测的现象学之后，我将回顾液化氩和氙作为WIMP靶的主要性质，并讨论背景的来源。然后，我将描述现有的和计划中的氩和氙探测器，采用所谓的单相和双相探测技术，解决他们的互补性和科学范围。
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。
Updated and Projected Cosmic Microwave Background Bounds on WIMP Annihilation
该研究更新了CMB对WIMP湮灭的约束，并预测未来巡天将通过结合低噪声卫星和高分辨率地面观测，将约束改进约60%。
Directional Sensitivity, WIMP Detection, and the Galactic Halo
区分由于核目标的WIMP暗物质散射产生的信号和由于背景噪声产生的信号是一个主要的挑战。地球相对于星系晕的运动应该在事件发生率上产生与星系晕相关的季节性调制，但它也应该产生一个角度信号，这个信号要强得多，也不那么模糊。反冲光谱中的独特图案可以反映出星系晕的细节。我们推导出一种新的形式主义来计算角事件率，并提出了各种晕模型的预测角信号，并计算区分暗物质信号从各向同性背景所需的事件数。
Implication of neutrino backgrounds on the reach of next generation dark matter direct detection experiments
随着直接暗物质实验规模的不断增加，它们将变得对来自天体物理源的中微子敏感。对于没有方向灵敏度的实验，来自多个来源的相干中微子散射（CNS）是一个重要的背景知识，因为它几乎可以完美地模拟真实的WIMP信号。在这里，我们将详细探讨中微子背景的影响，在整个质量范围内的500 MeV至10 TeV的WIMP的发现潜力。我们发现，考虑到中微子背景的理论和测量不确定性，直接探测实验对自旋无关截面分别低于10^{-45} cm ^2和10^{-49} cm ^2的轻（~10 GeV）和重（~100 GeV）WIMP失去了灵敏度。
A simulation-based study of the neutron backgrounds for NaI dark matter experiments
在对弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的直接搜索实验中，DAMA实验观察到一个被解释为WIMP相互作用的年度调制信号，其显著性为9.2 $σ$。最近，Jonathan Davis认为DAMA调制可以用μ子和中微子共同引起的中子散射事件来解释。我们试图在Gran Sasso和Yangyang实验室模拟有和没有聚乙烯屏蔽的中子背景，以量化环境中子对基于晶体的直接探测实验的影响。
Results from the XENON100 Dark Matter Search Experiment
XENON 100是一个液态氙时间投影室，用于寻找假设的弱相互作用大质量粒子（WIMP）与氙原子的罕见碰撞，这些粒子是我们宇宙中暗物质的候选者。氙100在意大利格兰萨索地下实验室的低本底屏蔽中运行，在电子/核反冲鉴别之前，在30公斤靶质量的100千电子伏以下能量范围内，达到了前所未有的<0.15事件/（天千电子伏）的本底水平。在2010年持续了100.9个生命日的暗物质运行中，没有发现WIMP存在的证据，除了在WIMP质量为50 GeV/c2时，90%置信度的标量WIMP-核子截面高于7 e-45 cm 2。2011年3月开始了新的运行，获得了超过210天的WIMP搜索数据。预计结果将于2012年春季公布。在Gran Sasso实验室B厅建造吨级XENON 1 T探测器的工作将于2012年底开始。
Directional statistics for WIMP direct detection
在WIMP直接探测实验中，事件率的方向依赖性为区分WIMP事件和潜在背景提供了有力的工具。我们使用各种（非参数）的统计检验，以检查所需的事件的数量来区分一个WIMP信号从各向同性的背景时，在重建的核反冲方向的不确定性包括在计算的预期信号。我们认为一系列的模型的银河系晕，并研究旋转对称性测试，旨在检测非球形/各向同性的银河系晕。最后，我们研究的方法来检测潮汐流的WIMP。我们发现，如果感的反冲是已知的，那么为了10事件将足以区分WIMP信号从各向同性背景的所有考虑的晕模型，重建反冲方向的不确定性，只有温和地增加所需的事件数量。如果反冲的感觉是未知的，所需的事件的数量是一个数量级更大，与晕模型之间的变化很大，反冲分辨率现在是一个重要的因素。旋转对称性测试需要一千个事件来区分球形和显著三轴晕，然而由于潮汐流导致的峰值反冲方向与太阳运动方向的偏差可以用一百个事件来检测，不管反冲的意义是否已知。
Complementarity of dark matter detectors in light of the neutrino background
寻找WIMP核弹性散射的直接探测暗物质实验很快就会对中微子的不可约背景敏感，这将极大地影响它们的发现潜力。在这里，我们探讨中微子背景将如何影响未来的吨级实验考虑自旋相关和自旋无关的相互作用。我们表明，结合使用不同目标的实验数据，可以提高暗物质的发现潜力，由于目标的互补性。我们发现，在自旋相关的相互作用的背景下，结合几个目标的结果可以大大提高WIMP质量低于10 GeV/c $^2$的中微子背景的减法，因此探测暗物质模型，以降低横截面。在目标互补性的背景下，我们还探讨了如何调整不同目标材料的相对暴露，以优化WIMP的发现潜力。
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。
Global constraints on vector-like WIMP effective interactions
在这项工作中，我们结合了来自遗迹丰度，直接检测，宇宙微波背景，正电子分数，伽马射线和对撞机的信息，以探索现有的约束暗物质和标准模型成分之间的耦合时，没有假设的基础模型或相关性。为了明确，我们包括独立的矢量类有效相互作用的每个标准模型费米子。我们的研究结果表明，低暗物质质量低于20 GeV的不利在$3 σ$水平相对于更高的质量，由于遗迹丰度的要求和上限之间的紧张关系的暗物质耦合。此外，大的耦合通常仅在避免与直接检测实验中使用的核的有效耦合的组合中被允许。
Is a Miracle-less WIMP Ruled Out?
我们研究了一个真正的电弱三重态标量场作为暗物质，放弃了要求，它的遗迹丰度是通过冻结在一个标准的宇宙学历史（一种情况，我们称之为“奇迹少WIMP”）。我们提取这样一个粒子的碰撞搜索，搜索与地面目标的直接散射的界限，并搜索湮灭的间接产品。每种类型的搜索都提供互补信息，并且每种搜索在参数空间的不同区域中最有效。大型强子对撞机的搜索往往高度依赖于SU（2）带电伙伴态的质量，并且对于它和中性暗物质组分之间非常大或非常小的质量分裂是有效的。直接搜索在限制希格斯门耦合方面非常有效，但一旦它低于$λ_{\text{eff}} \lesssim 10^{-3}$就无效了。由于背景和$J$ -因素，间接搜索遭受大的天体物理不确定性，但确实提供了$\sim$ 100 GeV至TeV质量的关键信息。综合允许的参数空间，这个WIMP暗物质的例子仍然是可行的，但只有在奇迹少的制度。
Cosmological WIMPs, Higgs Dark Matter and GLAST
对于未来的伽玛射线观测站，如GLAST，测量弥散伽玛射线的河外背景（EGBR）可能是最具挑战性的任务之一。这是因为任何测定都将取决于银河漫射和天体前景以及点源的精确相减。然而，EGBR可能包含非常丰富的信息，在宇宙学距离的宇宙高能伽马射线源。我们专注于GLAST检测EGBR中暗物质信号的能力。我们提出了通用的热WIMP和惰性希格斯双重模型的灵敏度。此外，我们讨论了天体物理学和粒子物理学的各个方面，决定了信号的形状和强度，如暗物质晕属性和不同的暗物质候选人。其他可能的EGBR源也进行了讨论，如未解决的活动星系核，并视为背景。
MHz to TeV expectations from scotogenic WIMP dark matter
本研究计算了1 TeV scotogenic WIMP在27个矮星系中的瞬发和次级发射，发现“三峰”结构，信噪比约10^-3至10^-2，提出需联合多波长分析以区分暗物质信号。
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。
Non-thermal WIMPs as "Dark Radiation" in Light of ATACAMA, SPT, WMAP9 and Planck
普朗克和WMAP 9卫星以及ATACAMA和南极望远镜最近提供了关于喜剧微波背景角功率谱的结果。数据初步表明，在早期宇宙中存在额外的辐射成分。在这里，我们表明，这个额外的组件可以模仿普通的WIMP暗物质粒子的大部分是冷的，但与一小部分是非热产生的相对论状态。我们提出了几个例子的理论，这种情况下，明确实现，并探讨相关的参数空间与BBN，CMB和结构形成界限一致。
Solar and Atmospheric Neutrinos: Background Sources for the Direct Dark Matter Searches
在直接寻找暗物质的实验中，中微子从原子核上相干散射，可以产生类似于弱相互作用大质量粒子（WIMP）的事件。在这样的实验中，计算出的太阳中微子计数率是每吨年几个事件。这个计数率很大程度上取决于在WIMP搜索实验中获得的核反冲能量阈值。我们发现太阳中微子可以作为一个重要的背景源，用于以Ge，Ar，CaWO_4和CaWO_4为靶材料的直接暗物质搜索实验。在零背景极限下，为了使弹性WIMP核子自旋无关截面的灵敏度优于约10^-10 pb，核反冲的能量阈值对于CaWO_4应约为>2.05 keV，对于Ge应约为>4.91 keV，对于Xe应约为>2.89 keV，对于Ar应约为>8.62 keV。下一代实验不仅应该努力降低目前的能量阈值，而且应该主要关注目标质量的增加。大气中微子限制了无背景直接暗物质搜索的灵敏度，使其接近于10^-12 pb。
Can we overcome the neutrino floor at high masses?
中微子底是弱相互作用大质量粒子（WIMP）参数空间中的一个障碍，由于中微子几乎不可约的背景，在其以下的发现受到阻碍。定向气体时间投影室可以区分太阳中微子，相关的WIMP质量$\lesssim$ 10 GeV。在更高的质量$\gtrsim$ 100 GeV的地板是由大气中微子的背景。在这一部分的地板下探测将需要非常大的目标曝光。由于基于气体的探测器在这种规模下会非常大，我们重新评估了液体惰性实验探测中微子底部以下的前景。我们结合所有潜在的方法减去中微子背景，以确定有多少这难以达到，但动机良好，参数空间是可行的。最值得注意的是，我们量化是否在氙和氩实验中提出的定向信号称为“柱状重组”可以帮助完成这项任务。我们发现，即使这种效果的强度被放大超出目前的实验结果，重组信号中包含的方向信息的数量太低，现实歧视大气中微子背景。相反，受益于DUNE和JUNO等实验对中微子通量的精确测量，将是推动直接WIMP搜索到中微子底部以下的最实用手段。对于氙和氩实验的最终全球协调，我们表明中微子地板是一个可以克服的障碍。100 GeV超对称WIMP的直接探测最终可能是触手可及的。
Convolutional Neural Networks for Direct Detection of Dark Matter
XENON 1 T实验使用带有液体氙的时间投影室（TPC），通过直接探测来寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP），这是一种拟议的暗物质粒子。由于该实验依赖于捕获罕见事件，因此重点是实现WIMP事件的高回忆。因此，区分WIMP和背景的能力是非常重要的。为了实现这一点，我们建议使用卷积神经网络（CNN）;这是一种主要用于图像识别任务的机器学习过程。为了探索这种技术，我们使用XENON合作开源软件来模拟暗物质信号和主要背景的TPC图形输出。CNN证明是用于此目的的合适工具，因为它可以识别图像中区分两种类型事件的特征，而不需要操纵或删除数据以专注于检测器的特定区域。结果表明，CNN能够区分500 GeV WIMP事件和主要背景事件，召回率为93.4%，准确率为81.2%，准确率为87.2%.
Dark matter searches in the gamma-ray extragalactic background via cross-correlations with galaxy catalogues
我们比较了费米-LAT伽马射线天空和银河系外天体目录之间的角互相关性与弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质（DM）引起的预期信号。我们包括一个详细的描述，如耀变体，错位活动星系核和恒星形成星系的天体物理伽马射线发射器的贡献，并进行全球拟合测得的互相关。我们考虑了5个星表：SDSS-DR 6类星体、2 MASS星系、NVSS射电星系、SDSS-DR 8亮红星系和SDSS-DR 8主星系样本。为了模拟互相关信号，我们使用晕占据分布形式主义来估计DM晕中给定目录的星系数量及其空间相关特性。我们讨论的不确定性所产生的DM集群和WIMP微观特性，其中设置DM伽马射线发射的预测互相关信号。使用不同的星表探测不同红移的天体，虽然不能完全降低不同伽马射线成分之间的简并度。我们发现，一个显着的WIMP DM信号的存在是允许的数据，但不显着的首选的拟合，虽然这主要是由于与错位AGN组件的简并。通过适度的子结构提升，该方法的灵敏度排除了95% C. L.处的热湮灭截面。对弱相互作用质量的影响可以达到几十个GeV。用未来的数据约束天体物理种群的低红移特性将进一步提高对DM的敏感性。
First Dark Matter Limits from a Large-Mass, Low-Background Superheated Droplet Detector
我们报告的制造方面和校准的第一个大的有效质量（$\sim15$ g）模块的SIMPLE，粒子暗物质的搜索使用过热液滴探测器（SDDs）。虽然仍然受到手头小数据样本的统计不确定性的限制，但Rustrel-Pays d 'Apt新地下实验室的第一周操作已经提供了与领先实验竞争的轴向耦合弱相互作用大质量粒子（WIMP）的灵敏度，证实SDD是WIMP检测的一种方便，低成本的替代方案。
The Effects of QCD Equation of State on the Relic Density of WIMP Dark Matter
弱相互作用大质量粒子（Weakly Interactive Massive Particles，WIMPs）是冷暗物质（Cold Dark Matter，CDM）中研究最多的候选粒子。在最小宇宙学模型的框架下，普朗克合作组对宇宙微波背景辐射的详细测量将标度后的CDM遗迹密度修正为$Ω_{c}h^2=0.1193\pm0.0014$，误差小于1.5%。为了充分利用这种观测精度，理论计算应该有一个相当或更小的误差。本文利用最近的格点量子色动力学计算改进了对热等离子体的描述。这影响了预测的“热WIMP”的残余密度，这些残余密度曾经与标准模型粒子处于化学平衡。对于WIMP质量在3和15 GeV之间，QCD效应是最重要的，我们的预测不同于早期的结果高达9%（12%）的纯S波（P波）湮灭。我们使用这些结果来计算热平均的WIMP湮灭截面，再现正确的CDM遗物密度，WIMP质量在0.1 GeV和10 TeV之间。
Reconstructing Dark Matter Mass and Discriminating Standard and Non-Standard WIMP-Nucleus Interactions with Paleo-Detectors
本文研究古探测器可重建WIMP质量（覆盖传统实验难及的低质量区）、区分标准与非标准WIMP-核相互作用，无需传统实验必需的核反冲方向测量。
Calculating exclusion limits for Weakly Interacting Massive Particle direct detection experiments without background subtraction
目前，76 Ge探测器（如海德堡-莫斯科实验和IGEX实验）正在产生对弱相互作用大质量粒子（WIMP）自旋无关散射截面的竞争性限制，这些探测器最初是为了寻找无中微子双β衰变而设计的。在没有背景扣除的情况下，WIMP相互作用截面的限制是通过计算理论事件率的置信上限来设定的，给出了观测到的事件率。标准分析技术涉及计算每个箱中事件数量的90%置信上限，并排除任何参数集（WIMP质量和横截面），这些参数集产生任何箱的理论事件率，超过该箱事件率的90%置信上限。我们表明，如果有一个以上的能源箱，这产生的排除限制，实际上是在一个较低的置信度比90%，因此是错误的紧。我们制定的标准，在这些情况下，产生真正的90%置信排除限，包括计算单个箱的置信限的总体概率，没有箱超过这个置信限是90%，并计算90%的最小置信限的箱数超过他们的个人箱90%的置信限。然后，我们比较了这些标准与使用标准技术，使用海德堡-莫斯科和IGEX实验的数据产生的WIMP横截面的限制。
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。
Digging for Dark Matter: Spectral Analysis and Discovery Potential of Paleo-Detectors
古探测器是最近提出的直接探测暗物质的方法。在这样的探测器中，人们将寻找DM留下的持久性损伤特征--古代矿物中的核相互作用。最初的灵敏度预测表明，古探测器可以探测大部分剩余的弱相互作用大质量粒子（WIMP）参数空间。在本文中，我们改进了切割和计数的方法，以前用于估计的灵敏度进行全谱分析的背景和DM诱导的信号光谱。我们考虑背景光谱上的系统误差的两种情况：i）仅归一化上的系统误差，以及ii）背景形状上的系统误差。我们发现，预计的敏感性是相当强大的不完善的背景知识。最后，我们研究如何以及真正的WIMP模型的参数可以重建在假设的情况下的WIMP发现。
Maverick dark matter at colliders
假设暗物质是宇宙早期作为冷热遗迹产生的弱相互作用大质量粒子（WIMP）X，我们研究了pp或ppbar -> XXbar +喷流的碰撞信号及其与标准模型背景过程中喷流和能量丢失的可解释性.我们假设WIMP是LHC范围内唯一与暗物质相关的粒子--一种“特立独行”的粒子--并且它通过更高维的接触相互作用与夸克耦合。我们模拟了WIMP末态信号XXbar +喷流和占主导地位的标准模型（SM）背景过程，发现暗物质的产生过程比标准模型背景过程导致更高的有色末态部分子能量，导致更多的QCD辐射和更高的喷流多重性。因此，特立独行的暗物质的可检测签名是一个超过标准模型的预期事件组成的大失踪的横向能量，连同大领先的喷流横向动量和标量和喷流的横向动量。现有的Tevatron数据和即将到来的LHC数据可以限制（或发现！）特立独行的暗物质。
Direct Search for Dark Matter - Striking the Balance - and the Future
弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是遗迹暗物质（DM）的主要候选者之一。直接DM检测的想法依赖于WIMP与靶核的弹性自旋相关（SD）和自旋无关（SI）相互作用。本文综述了WIMP事件率计算的有关公式。为了估计WIMP-质子和WIMP-中子SD和SI截面，使用有效低能最小超对称标准模型。传统的一个耦合优势的排斥曲线的评价方法进行了说明。进一步讨论了混合自旋-标量耦合方法。以高自旋Ge-73暗物质实验HDMS为例，说明了如何通过混合自旋-标量耦合方法以及从测量光谱中扣除背景的新方法，大幅度提高排斥曲线的灵敏度。一般的讨论从排斥曲线获得的信息。明确的WIMP直接检测签名的暗物质问题的解决方案的必要性，指出。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。