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
Nuclear σ-terms and Scalar-Isoscalar WIMP-Nucleus Interactions from Lattice QCD
在核有效场论的背景下，主要的标量-等序WIMP-核相互作用得到参数增强的贡献。这些贡献来自介子交换电流（MEC），并可能将这些相互作用的脉冲近似估计值修改10- 60%。我们指出，这些MEC也有助于夸克质量依赖的核结合能，即核σ项。在这项工作中，我们使用最近的格点量子色动力学计算的结合能的氘核，He-3和He-4在π介子质量接近500 MeV和800 MeV，结合实验确定的结合能的物理点，提供近似确定的σ项为这些轻核。对于每个核，我们发现相应的核σ项与单核子估计的偏差在百分之几的水平上，这与限制增强相矛盾。因此，格点量子色动力学计算目前表明，由基本WIMP与夸克的相互作用产生的标量-等压线WIMP-核相互作用的截面不会由于增强的介子交换流而受到显著的不确定性。
2015-03-18 hep-lat hep-ph nucl-th
Some Thoughts on (the Incompleteness of) the (Double) Differential Event Rates for Elastic WIMP-Nucleus Scattering in (Directional) Direct Dark Matter Detection Physics
本文回顾了WIMP-核弹性散射的（双）微分事件率的表达式，并讨论了在（定向）直接暗物质探测物理学中使用这些表达式的一些不寻常的想法。几个不经常提到的（但重要的）问题将被详细论证和论证。
2021-10-21 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
dmscatter: A Fast Program for WIMP-Nucleus Scattering
最近的工作，使用有效场论框架，已经表明核子和暗物质候选者弱相互作用大质量粒子（WIMP）之间可能的耦合数量比以前认为的要大。受现有Mathematica脚本计算目标响应的启发，我们开发了一个快速，现代的Fortran代码，包括可选的OpenMP并行化，以及用户友好的Python包装器，以快速有效地探索许多场景，输出与当前暗物质搜索的实践相一致。包括了大多数重要目标核素的库;用户还可以以简化的单体密度矩阵的形式导入他们自己的原子核结构数据。主要输出是作为反冲能量的函数的差分事件率，这是对探测器响应率建模所需的，但是可以容易地访问诸如核形状因子的中间结果。
2022-09-21 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Normal and Reverse Annual Modulations of Elastic WIMP-Nucleus Scattering Signals
在我们早期关于银河系WIMP（不仅撞击我们的探测器，而且）散射离开目标核的三维有效速度分布的工作之后，在本文中，我们证明了在直接暗物质探测实验中可以观察到的弹性WIMP-核散射信号的正向和“反向”年度调制。我们的模拟表明，一旦WIMP质量轻到只有几十GeV，事件数和累积的反冲能量的WIMP诱导的散射事件的轻和重的目标核确实将是最大（最小）在夏季（冬季）。然而，一旦WIMP质量重到几百GeV，事件数和WIMP散射事件的累积反冲能量在夏季将相反地是最小的。可以理解的是，对于中等质量的WIMP，事件数和一些中等质量核的散射事件的累积反冲能量将显示出近似均匀的时间依赖性。
2022-04-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Monte Carlo Scattering-by-Scattering Simulation of 3-Dimensional Elastic WIMP-Nucleus Scattering Events
本文作为我们第三步研究的第一部分，即发展利用定向直接暗物质探测实验提供的三维信息的数据分析程序，我们提出了我们的双蒙特卡罗“散射-散射”三维弹性WIMP-核散射过程的模拟，它可以提供三维速度信息在不同天体坐标系中，每个入射晕WIMP的大小、方向和入射/散射时间，以及散射靶核的反冲方向和反冲能量。为方便读者参考，可在我们的在线（交互式）演示网页（http：//www.tir.tw/phys/hep/dm/amidas-2d/）上找到并下载具有不同WIMP质量的（动画）模拟图和所有可运行地下实验室的几种常用靶核。
2021-03-11 astro-ph.IM hep-ph
Large-scale nuclear structure calculations for spin-dependent WIMP scattering with chiral effective field theory currents
我们进行了最先进的大尺度壳模型计算的结构因子的弹性自旋相关的WIMP散射129，131氘，127 I，73 Ge，19 F，23 Na，27 Al，和29 Si。这一全面的调查涵盖了非零自旋核直接暗物质检测有关。我们包括必要的形式主义来描述弹性和非弹性WIMP核散射的教学演示。所采用的价空间和核相互作用先前已用于这些质量区域的原子核结构计算，并产生这些同位素的良好光谱描述。我们采用基于手征有效场论（EFT）的自旋相关的WIMP-核电流，在单体水平上，包括由于π介子交换导致的主导长程两体电流，这是手征EFT中预测的。由于核中WIMP电流的核不确定性，所有结构因子的结果都具有理论误差带。
2015-01-23 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Incident Velocity-Recoil Angle Distribution and Angular Recoil-Energy Spectrum of 3-Dimensional WIMP-Nucleus Scattering Events
作为对WIMP散射靶核反冲通量角分布和有效散射速度分布研究的补充，本文研究了不同WIMP质量和靶核在窄反冲能窗内的散射几率分布。模拟结果表明，在给定的反冲能窗内，不仅入射晕WIMP的速度分布，反冲角也会影响有效入射速度-反冲角组合的散射几率分布.因此，1-D WIMP的“有效”速度分布对应于所考虑的狭窄的能量窗口将不符合简单地从（产生）入射晕WIMP的速度分布切割。因此，它对所考虑的能量窗口中的差分WIMP-核散射事件率的贡献不能简单地通过对整个晕WIMP的1-D理论速度分布进行积分来估计。
2022-03-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Application of the Skyrme Hartree-Fock-Bogoliubov Theory to WIMP-Nucleus Interactions in 40Ar
Research School of Physics, Australian National University（澳大利亚国立大学物理研究学院）；ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics（ARC暗物质粒子物理卓越中心）
采用自洽Skyrme Hartree-Fock-Bogoliubov方法研究40Ar的WIMP散射，计算暗物质直接探测相关的核形状因子，并与壳模型预测比较，发现自旋无关响应吻合良好，自旋-轨道响应因单粒子占据数差异而显著不同。
2026-09-23 hep-ph nucl-th
Impact of nuclear shell model uncertainties on silicon and germanium WIMP-nucleus limits
University of Toronto（多伦多大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文研究硅和锗靶核壳模型不确定性对WIMP-核子直接探测排除极限的影响，发现核结构不确定性不可忽略，需在实验分析中加以考虑。
2026-09-22 hep-ex hep-ph nucl-th
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
Nuclear structure factors for general spin-independent WIMP-nucleus scattering
我们提出了描述弱相互作用大质量粒子（WIMPs）与原子核的广义自旋无关耦合的原子核结构因子。我们的结果是基于国家的最先进的原子核结构计算使用的大规模核壳模型。本文从夸克和胶子能级算符出发，在手征有效场论中考虑了自旋为1/2和0的WIMP与一个和两个核子的三阶相干增强耦合.这包括一个全面的讨论的结构因素，对应于领先的两个核子电流覆盖，第一次，自旋2运营商的贡献。我们提供的结果，最相关的核目标考虑在目前和计划中的暗物质直接探测实验：氟，硅，氩，锗，补充我们以前的工作氙。所有结果也都在Python笔记本中公开提供。
2019-03-29 hep-ex hep-lat hep-ph
Spin-dependent WIMP scattering off nuclei
手征有效场论（EFT）为直接探测冷暗物质的动量转移过程中WIMP与核子的耦合提供了一个系统的扩展。我们推导了自旋相关的WIMP散射的电流在一个身体的水平，包括领先的远程两体电流，这是预测在手征EFT。作为应用，我们利用已经发展起来的研究原子核结构和双β衰变的核相互作用，计算了129，131 π核自旋相关的WIMP散射的结构因子.我们提供了由于核中WIMP电流的核不确定性的理论误差带。
2012-11-09 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
The effective theory of nuclear scattering for a WIMP of arbitrary spin
我们介绍了一个系统的方法来描述最一般的非相对论性的WIMP核相互作用的伽利略不变性允许的任意自旋$j_χ$在单核子流近似的WIMP。自由核子狄拉克双线性的非相对论极限产生五种核子流。我们的程序包括：（1）根据$2 j_χ$的WIMP自旋矢量的$2 j_χ+1$不可约算符积的秩来组织WIMP流，（2）将每个WIMP流耦合到五个核子流中的每一个。转移的动量$q$似乎是一个由旋转不变性固定的幂。对于自旋为$j_χ$的WIMP，我们找到了4+20个$j_χ$独立算符的基，这些算符穷尽了在单核子流近似下驱动弹性WIMP-核散射的所有可能算符。通过比较我们的运营商的基础上，这是完整的，运营商已经在文献中介绍，我们表明，后者的$j_χ=1$的一些是不独立的，有些是失踪。我们提供了明确的公式平方散射振幅的核响应函数，这是在文献中使用的大部分WIMP直接检测实验的目标。
2020-08-12 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic WIMP-nucleus scattering to the first excited state in $^{125}$Te
直接探测暗物质成分，特别是弱相互作用大质量粒子（WIMPs），被认为是粒子物理学和宇宙学的核心。在本文中，我们研究了到激发态的跃迁，这种跃迁可能存在于某些具有足够低的激发态的核中。前面考虑的例子是$^{127}$ I和$^{129}$ Kr和$^{83}$ Kr的第一激发态。在这里，我们研究$^{125}$ Te，它提供了一些优势，目前被认为是一个目标。在所有这些情况下，额外的签名的伽马射线后，这些国家的去激发具有明确的优势，在纯粹的核反冲，在原则上，这样的签名可以利用实验。在CUORE实验的背景下，实验的可行性进行了简要的讨论。
2016-01-27 hep-ph
Reconstructing Dark Matter Mass and Discriminating Standard and Non-Standard WIMP-Nucleus Interactions with Paleo-Detectors
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of North Florida（北佛罗里达大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫斯蒂芬研究所）
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。
2026-08-12 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
The WIMP Forest: Indirect Detection of a Chiral Square
由WIMP湮灭产生的光子光谱带有暗区结构的详细印记。特别是，一个光子和另一个玻色子的环能级湮灭原则上可以导致一系列能量高达WIMP质量的线（WIMP森林）。一个具体的模型，很好地说明了这一特点是一个理论的两个普遍额外的维紧化的手征广场。除了连续发射，这是一个通用的预测，大多数暗物质的候选人，我们发现了一个“森林”的突出湮灭线，卷积后与当前实验的角分辨率，导致一个独特的（2凸加连续）光谱，这可能是可见的费米伽马射线太空望远镜（以前称为GLAST）在不久的将来。
2009-04-08 astro-ph.HE hep-ph
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。
2008-06-17 astro-ph hep-ph
Constraints on the axial-vector and pseudo-scalar mediated WIMP-nucleus interactions from PandaX-4T experiment
基于PandaX-4T实验0.63吨·年曝光数据，未发现显著信号超出，对轴矢量和赝标量介导的WIMP-核相互作用给出约束，设定了迄今最严格的WIMP-中子自旋相关散射截面上限并推导了简化模型的排除限。
2024-08-27 hep-ex hep-ph
Impact of nuclear structure from shell model calculations on nuclear responses to WIMP elastic scattering for $^{19}$F and $^{nat}$Xe targets
本文利用壳模型计算研究了$^{19}$F和$^{nat}$Xe的核结构对WIMP弹性散射核响应的影响，发现积分核响应值对核结构计算细节具有敏感性。
2022-09-30 hep-ph nucl-th
Paleo-detectors: Searching for Dark Matter with Ancient Minerals
我们探索古探测器作为一种直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的方法，与传统的探测器截然不同。该方法不是在实验室中测量（大）目标质量以实时观察WIMP引起的核反冲，而是检查古老的矿物，以寻找在长达1 Gyr的时间尺度上记录的WIMP-核相互作用的痕迹。在这里，我们详细讨论了古探测器的建议，包括背景源和可能的目标材料。为了抑制铀等放射性污染物引起的本底，我们建议使用在海相碳酸盐岩或超基性岩中发现的矿物。我们估计的灵敏度古探测器自旋无关和自旋相关的WIMP核相互作用。对质量为$m_χ\lesssim 10$ GeV的低质量WIMP的敏感性延伸到比当前上限小许多数量级的WIMP-核子截面。对于质量为$m_χ\gtrsim 30$ GeV的较重WIMP，可以通过古探测器探测到比当前上限小几倍到$\sim 100$的横截面。
2019-02-27 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Elastic and inelastic scattering of neutrinos and weakly interacting massive particles on nuclei
本文研究了有望在吨级稀有事件探测器中探测到的WIMP-核和中微子-核散射过程的事件率。我们专注于核同位素，对应于当前和未来的实验寻找WIMP和中微子核事件的目标核。原子核结构的计算，在变形壳模型的上下文中进行，是基于Hartree-Fock的角动量投影和带混合的弹性和非弹性通道的内禀状态。我们在高反冲能尾的预测表明，通过包含不可忽略的非相干通道，可以解释测量/预期信号的可检测失真
2020-09-08 hep-ph nucl-th
Renormalization of the Spin-dependent WIMP scattering off nuclei
我们研究的振幅自旋相关的WIMP散射的核，包括在最重要的等矢量贡献的主导长程两体电流。我们表明，这种效应基本上是独立的目标核，因此，它们可以被视为仅仅是一个重整化的有效核子截面，或等效的，相应的有效耦合值约为25%。
2013-01-08 hep-ph
Dark matter scattering off ${}^2$H and ${}^4$He nuclei within chiral effective field theory
本文基于手征有效场论研究WIMP暗物质与${}^2$H和${}^4$He核的散射，计算了五种相互作用类型下的散射振幅与相互作用率，发现标量核响应函数最大且主导阶贡献占优，并估计了大气中微子背景。
2024-09-25 hep-ph hep-th nucl-th
New Limits on Dark Matter from Super-Kamiokande
在直接探测实验DAMA，CoGeNT和CRESST中观察到的信号可以用具有相当大的与核子自旋无关的截面的轻WIMP来解释。这些粒子在太阳中的捕获和随后的湮灭将引起GeV范围内的中微子信号，这可能会在超级神冈观测到。我们确定向上停止μ子和完全包含的事件在超级神冈各种可能的WIMP湮灭通道的速率。这使我们能够提供强有力的约束的截面的WIMP与核子。我们发现，DAMA和CoGeNT信号是不一致的标准热WIMP湮灭占主导地位的中微子或tau对。我们还提供了限制自旋相关的WIMP核散射的质量高达80 GeV。这些排除DAMA青睐的区域，如果WIMP湮灭，甚至占主导地位的中微子，金牛座，底部或魅力。
2011-04-04 astro-ph.CO hep-ph
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。
2014-02-20 astro-ph.HE hep-ph
$Ψ'/Ψ$ ratio in Nucleus-Nucleus Collisions : a Measure for the Chiral Symmetry Restoration Temperature ?
我们认为，手征标量介子质量的减少是导致超相对论核-核碰撞中由$J/Ψ$再产生$Ψ'$的原因。这导致粲偶素产率在接近手征对称性恢复温度$T_c$的温度下冻结。因此，$Ψ'/Ψ$可用作$T_c$本身的温度计。一个详细的反应模型的结果支持的猜想。它们与最近的NA 38和NA 50的S对U和Pb对Pb碰撞中产生的$J/Ψ$和$Ψ'$数据吻合得很好。
1997-05-15 hep-ph nucl-th
Study of WIMP annihilations into a pair of on-shell scalar mediators
在这篇文章中，我们专注于一个新的标量$ϕ$介导的标量/矢量WIMP（弱相互作用的大质量粒子），$ϕ$的质量略低于WIMP的质量。为了解释银河系中心1 - 3 GeV的伽马射线过剩，这里我们考虑的情况下，一个WIMP对主要湮灭成壳层上的$ϕϕ$对与$ϕ$主要衰减到$τ\barτ$。WIMPs的质量在14 - 22 GeV之间，并且WIMPs的湮灭在相空间中被抑制。在这个湮灭方案中，$ϕ$ -标准模型（SM）粒子的耦合几乎是任意小的，并且WIMP-核自旋无关散射可以被现有的暗物质（DM）直接探测所容忍。介绍了一种标量介体-Higgs场混合，它体积小，实用性强。导出了早期宇宙中热平衡对$ϕ$ -SM粒子耦合的下限约束，该约束在直接探测标量DM的中微子本底之上。在未来几年内，在升级后的DM直接探测实验中可能探测到WIMP，而在未来的高亮度$e^+ e^-$对撞机上可能观测到奇异衰变$h \rightarrow ϕϕ$和$ϕ$的产生。
2016-11-07 astro-ph.CO hep-ph
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。
2015-01-11 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Chiral power counting of one- and two-body currents in direct detection of dark matter
我们提出了一个共同的手征功率计数计划的矢量，轴向矢量，标量，和赝标量WIMP核子相互作用，并推导出所有的一个和两个体电流的手征展开到三阶。将我们的振幅与非相对论性有效场论相匹配，我们发现手征对称性预示着非相对论性算符之间存在一个层次结构。此外，我们确定了相互作用的渠道，到目前为止还没有被占的两体电流成为相关的。
2015-05-20 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Dark Matter collisions with the Human Body
我们研究了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）与人体内原子核的相互作用。我们的动机是，WIMP是宇宙中暗物质的绝佳候选者。我们的估计使用70公斤的人和各种WIMP质量和横截面。在身体中的各个元素的贡献，它被发现，占主导地位的贡献是从散射的氧（氢）核的自旋无关（自旋相关）的相互作用。对于60 GeV的WIMP的情况下，我们发现，数十亿的WIMP通过人体每秒，大约10个WIMP击中一个原子核在人体中的平均一年，如果散射是在最大的WIMP相互作用与当前的界限一致。我们还研究了具有更大横截面的10-20 GeV WIMP，这些横截面最适合DAMA，COGENT和CRESST数据集，并发现了更高的速率：在这种情况下，平均每年有多达$10^5$ WIMP击中人体细胞核，相当于几乎每分钟一个。虽然WIMP相互作用是人体辐射的一个来源，但与其他自然来源（包括氡和宇宙射线）相比，每年的辐射量可以忽略不计，而且WIMP碰撞对人类无害。
2012-04-11 astro-ph.CO hep-ph
eta nucleus optical potential in a chiral unitary approach
在手征幺正模型下计算了核介质中η原子的自能，并将其应用于核中η原子态。我们的计算预言了一个吸引的η核光学势，它可以容纳不同核中的许多η束缚态。
2002-11-18 hep-ph nucl-th
Simulations of 3-Dimensional Recoil Response to Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering Events in Directional Direct Dark Matter Detectors
本文模拟太阳B-8中微子引起的三维相干弹性中微子-原子核散射事件，发现其核反冲角分布呈环状并具有年度变化，与WIMP信号不同。
2026-06-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Inelastic dark matter nucleus scattering
直接探测实验旨在通过寻找来自弹性暗物质核散射的信号来探测以弱相互作用大质量粒子（WIMPs）形式存在的暗物质。此外，核被激发的非弹性散射是核物理学所期望的，并提供了额外的可检测信号。在一个低能量的有效场论的背景下，我们调查的实验达到这些非弹性转换的氙基探测器采用双相时间投影室。我们发现，一旦一个暗物质信号建立，非弹性转换提高发现范围，我们表明，他们可以更好地确定潜在的粒子物理。
2019-12-10 astro-ph.CO hep-ph
WimPyC: an extension module of WimPyDD for the calculation of WIMP capture in celestial bodies
Sogang University（西江大学）；APJ Abdul Kalam Technological University（阿卜杜勒·卡拉姆技术大学）
该研究推出 WimPyC，它是 WimPyDD 的扩展模块，可结合直接探测与天体中 WIMP 俘获的相关计算，提升了唯象研究透明度与计算速度。
2026-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter electromagnetic dipoles: the WIMP expectation
本文系统地研究了暗物质与标准模型带电费米子相互作用时，在单圈水平上产生的电偶极矩和磁偶极矩。与它们的循环性质有关，这些时刻在很大程度上取决于四费米子算符原点处的UV完成。我们说明了这个属性，考虑明确两个简单的方法来生成这些运营商，从$t$或$s$通道树级交换。固定这些相互作用的强度从DM遗迹密度约束，我们得到特别是磁矩，取决于所考虑的相互作用，通常位于$10^{-20}$之间的$10^{-23}$ ecm或相同的消失。这些非零值诱导，通过光子交换，DM-核散射截面，可以探测当前或不久的将来的直接检测实验。
2021-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Are direct search experiments sensitive to all spin-independent WIMP candidates?
对自旋无关弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接搜索的一般分析假设自旋无关的WIMP与两个核子的耦合强度相同，\textit{i.e.}认为自旋无关的相互作用也是完全的同位旋无关的。虽然在一个完全依赖于同位旋的相互作用的情况下，自旋无关的WIMP核截面强烈淬火，领先的实验仍然足够敏感，设置限制1-2个数量级的严格比传统的。在依赖于同位旋的情况下，CDMS-II和ZEPLIN-I的极限之间的差异显著减小。在这里，一个模型独立的框架进行了讨论，并应用于获得当前的一般模型独立的限制。
2005-04-18 astro-ph hep-ph
A New Model-Independent Method for Extracting Spin-Dependent Cross Section Limits from Dark Matter Searches
提出了一种从直接探测暗物质实验中提取自旋相关WIMP-核子相互作用截面极限的新方法。新方法的优点是，对于给定的WIMP质量，对单个WIMP-质子和WIMP-中子截面的限制可以以一种简单的方式结合起来，给出一个与模型无关的限制，限制WIMP从靶核中的质子和中子散射的性质。扩展的技术的情况下，由几个不同种类的核组成的靶材料进行了讨论。
2000-05-04 hep-ph
First results on the scalar WIMP-pion coupling, using the XENON1T experiment
我们目前的标量WIMP介子耦合从1吨$\times$年的曝光与氙1 T实验的第一个结果。这种相互作用是在弱相互作用与原子核中核子之间交换的虚π介子耦合时产生的。与大多数非相对论性算符相反，这些π介子交换流可以通过核子总数相干增强，因此在自旋无关的WIMP-核子相互作用被抑制的情况下可能占主导地位。此外，对于耦合的自然值，由于它们在核中的相干性，它们在自旋相关通道上占主导地位。使用这个新的WIMP-π介子通道的信号模型，没有发现明显的过量，导致在30 GeV/c $^2$ WIMP质量下的上限截面为$6.4\times10^{-46}$ cm $^2$（90%置信水平）。
2019-02-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
3-Dimensional WIMP Effective Velocity Distribution
本文提出了一种三维WIMP有效速度分布模型，通过双蒙特卡罗模拟展示了WIMP与靶核散射过程中的前向-后向不对称性。
2025-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Accurate evaluation of hadronic uncertainties in spin-independent WIMP-nucleon scattering: Disentangling two- and three-flavor effects
我们展示了如何避免文献中关于软SU（3）味对称性破缺的不必要和不受控制的假设，以确定与直接检测WIMP相关的双味核子矩阵元。本文基于SU（2）手征微扰理论，给出了质子和中子标量耦合$f_u^{p,n}$和$f_d^{p,n}$的表达式，其中π-核子σ项是唯一的自由参数，可用于直接探测实验的分析。这种方法第一次允许在自旋无关的WIMP-核子散射的强子不确定性的准确评估和一个可靠的计算同位旋破坏的影响。我们发现，传统的测定$f_u^p-f_u^n$和$f_d^p-f_d^n$是由一个因素2。
2014-03-05 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
$η'$ Production in Nucleus-Nucleus collisions as a probe of chiral dynamics
我们认为，由于$η'$介子的特殊性质，它是一种很有前途的“手征”动力学探针。特别是，我们表明，一个旋转的胶子占主导地位的等离子体可能会导致增强生产的$η'$ w.r. t。统计模型的期望值。强拓扑敏感性的存在可能会产生类似的效果。在这两种情况下，与统计模型不同，我们期望对事件几何形状（如初始体积和碰撞参量）的非平凡依赖性。因此，观察到$η'/π^0$比率强烈依赖于碰撞参量，这可能是一个很好的指示手征效应，无论是从涡度或拓扑相的QCD
2018-06-19 hep-ph nucl-ex nucl-th
Relativistic mean-field corrections for interactions of dark matter particles with nucleons
考虑核动力学效应，研究了核介质中弱相互作用大质量粒子（WIMPS）与核子的相互作用。从相对论平均场近似出发，导出了非相对论有效算符。某些相互作用接收不可忽略的修正，这可能会显着改变这些有效的运营商的WIMP核散射截面的灵敏度。
2021-03-06 hep-ex hep-ph nucl-th
Standard Model anatomy of WIMP dark matter direct detection II: QCD analysis and hadronic matrix elements
弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）在电弱尺度指定的模型系统地匹配到有效的理论在强子尺度的WIMPs-核散射观测值进行评估。计算了最低维夸克胶子有效算符完备基的反常维数和重夸克阈值匹配条件。求解了由此得到的QCD重整化群演化方程。评述了有关强子矩阵元的研究现状，给出了唯象图解，包括核子与重$SU(2)_W\times U(1)_Y$荷电WIMP散射普适极限的计算细节.几个以前低估的强子不确定性的情况下被孤立。结果连接任意指定的模型在电弱标度的基础上的$n_f=3$味QCD运营商。导出了非相对论核子有效理论中算符的完备基和通过$v^2/c^2$阶的Lorentz不变性约束。
2014-09-29 hep-ph
Determining Ratios of WIMP-Nucleon Cross Sections 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。到目前为止，在直接暗物质探测实验中，限制WIMP-核子截面的通常程序是根据星系晕和WIMP的一些模型，将预测的事件率与实验数据拟合。我们必须假设WIMP与核的相互作用是自旋无关的（SI）还是自旋相关的（SD），这样的数据分析的结果也表示为未知WIMP质量的函数。在这篇文章中，我介绍的方法提取信息的WIMP-核子截面考虑的SI和SD相互作用的一般组合。既不需要关于晕WIMP的局部密度和速度分布的先验知识，也不需要关于它们的质量的先验知识。假设从实验数据中确认了反冲光谱的指数状形状，则所需的信息仅是测量的反冲能量（在低能量范围内）和来自两个或更多个实验的第一能量箱中的事件的数量。
2011-07-04 astro-ph.HE hep-ph
Varying the chiral magnetic effect relative to flow in a single nucleus-nucleus collision
提出了一种新的研究重离子碰撞中手征磁效应的方法。我们认为，磁场（主要来自旁观者质子和负责的CME）相对于反应平面和参与者平面的相对强度是相反的椭圆流背景所产生的波动的参与者的几何形状。这种相反的行为，在一个单一的碰撞系统，因此具有小的系统不确定性，可以利用提取可能的CME信号从流动背景。该方法适用于现有的数据在RHIC，其中的结果进行了讨论。
2018-05-30 hep-ph nucl-ex nucl-th
Generalized Analysis of Weakly-Interacting Massive Particle Searches
我们进行了广义分析的数据从WIMP搜索实验的点状WIMP的任意自旋和一般的洛伦兹不变的WIMP核相互作用。我们发现，在非相对论性的限制，只有自旋无关（SI）和自旋相关（SD）的WIMP-核子相互作用的生存，这可以参数化只有五个独立的参数。我们探索这个五维参数空间，以确定是否在DAMA实验中观察到的年度调制可以与所有其他实验一致。除了WIMP质量接近50 GeV和WIMP-中子SI耦合与WIMP-质子SI耦合之比$-0.77\le f_n/f_p\le -0.75$的参数空间的很小区域外，排除了纯SI相互作用。对于占主导地位的SD相互作用，我们发现一个上限的WIMP质量约为18 GeV，这只能被削弱，如果来自零搜索能量中微子从WIMP湮灭太阳的约束是逃避。没有一个区域的参数空间，可以调和所有的WIMP搜索结果可以很容易地容纳在最小的超对称扩展的标准模型。
2003-07-14 astro-ph hep-ph
Chiral Perturbation Theory in a Nuclear Background
我们提出了一种新的方法来制定手征微扰理论的核背景下，其特征在于静态的，非均匀分布的重子数，描述了有限的核。在均匀分布的极限情况下，该理论简化为众所周知的零温度介质中ChPT。用所提出的方法计算了在O（p^5）重核背景下带电π介子的手征展开自能，并导出了π介子-核光学势的主导项.
2003-11-10 hep-ph nucl-th
Reanalysis of nuclear spin matrix elements for dark matter spin-dependent scattering
我们展示了如何包括在现有的计算核以外的$^{129}$的，$^{131}$的，最近发现在参考文献\cite{Menendez1}的手征有效场理论中产生的矢量耦合的修正。通过重新定义静态自旋矩阵元$< \mathbf{S}_{p,n} >$，可以考虑占主导地位的、与动量无关的2体电流效应。通过进一步使用由1-体水平结构函数建立的$q\neq 0$的归一化形状因子，我们证明了WIMP-核截面和WIMP-核子截面的上限与由2-体水平精确函数得到的结果是一致的.我们明确地表明，它的情况下，氙100限制的WIMP-中子截面，我们重新计算的限制的WIMP-质子自旋相关的截面设置COUPP。我们还给出了实用的公式，以获得$< \mathbf{S}_{p,n} >$给定的结构功能中存在的各种形式主义/符号文献。我们认为，标准处理的自旋相关的截面方面的三个独立的同位旋函数，$S_{00}(q)$，$S_{11}(q)$，$S_{01}(q)$，是多余的意义上的干涉函数$S_{01}(q)$是双重产品$|S_{01}(q)|=2\sqrt{S_{00}(q)}\sqrt{S_{11}(q)}$，即使包括新的有效场论修正。
2013-04-01 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Nuclear Spin in Direct Dark Matter Search
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与靶核的弹性无关（SD）和自旋无关（SI）相互作用。SD WIMP核相互作用的可靠DM检测的重要性进行了辩论。检测率的绝对下限自然可以归因于SD相互作用。旨在检测灵敏度高于10^{-5}事件/天/kg的DM的实验应具有非零自旋目标。
2004-12-05 hep-ph
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
A scheme for the extraction of WIMP-nucleon scattering cross sections from total event rates
我们提出了一个方案，允许解析地确定三个基本的截面和连接的解决方案之间的相对符号的质子和中子的自旋散射振幅，一旦从三个适当的目标的总事件率的测量变得可用。这样，在暗物质粒子是最轻的中性伴子的情况下，就有可能从直接探测实验中获得关于超对称参数空间的最大信息。我们的方案是基于进入自旋相关弹性中性子核截面的同位旋动量相关结构函数的适当归一化形式。我们比较这些功能与常用的，并讨论其优点：特别是，这些允许在自旋相关的横截面因式分解粒子物理自由度的动量转移相关的原子核结构功能，因为它发生在自旋无关的截面与核形状因子。
2011-04-01 astro-ph.CO hep-ph
Model-independent WIMP Scattering Responses and Event Rates: A Mathematica Package for Experimental Analysis
该社区对WIMP-核相互作用的简化描述的依赖反映了缺乏将暗物质的一般理论与核响应函数的标准处理相结合的分析工具。为了弥合这一差距，我们已经构建了一个公共领域的Mathematica包WIMP分析的基础上，我们有效的理论制定。脚本输入是1）有效理论的系数，通过它可以表征WIMP相互作用的任意紫外理论的低能后果; 2）常用靶的单体密度矩阵，相关核物理的最紧凑的描述。有效理论扩展的通用性保证了脚本将保持相关的新的紫外线理论的探索;密度矩阵的使用，从粒子物理因子的核物理将允许原子核结构理论家更新脚本新的计算变得可用，独立于特定的粒子物理上下文。Mathematica软件包输出结果响应函数（和相关的形状因子）和微分事件率，一旦银河系WIMP速度剖面被指定，因此在其目前的形式提供了一个完整的框架进行实验分析。Mathematica脚本不需要非相对论性有效场论或核物理的先验知识，尽管核心概念在这里和arXiv：1203.3542中进行了回顾。
2013-08-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
Impact of shell model interactions on nuclear responses to WIMP elastic scattering
本研究通过壳模型计算评估多种靶核的WIMP弹性散射核响应函数，发现除自旋无关通道外，响应显著依赖壳模型相互作用，需在暗物质直接探测分析中考虑核结构不确定性。
2023-11-27 hep-ph nucl-th
