XENON10/100 dark matter constraints in comparison with CoGeNT and DAMA: examining the Leff dependence
我们认为DAMA/LIBRA，CoGeNT，XENON 10和XENON 100的自旋无关（SI）的暗物质弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的结果的兼容性，特别是在低质量（~ 10 GeV），假设一个标准的暗物质晕。氙边界取决于闪烁效率因子Leff，其中存在相当大的不确定性。因此，我们考虑各种外推的Leff在低能量。与Leff测量，我们认为，XENON 100的结果被发现是不敏感的低能量外推。我们发现最强的边界是从XENON 10，而不是XENON 100，由于较低的能量阈值。对于合理选择的Leff和SI弹性散射的情况下，氙10是不兼容的DAMA/LIBRA 3 $σ$区域，并严重限制了7-12 GeV的WIMP质量区的利益CoGeNT合作公布。
2010-07-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for Bosonic Super-WIMP Interactions with the XENON100 Experiment
我们目前的矢量和赝标量玻色超弱相互作用粒子，这是暗物质候选人的质量在千电子伏的规模，与氙100实验的搜索结果。XENON 100是一个双相氙时间投影室，在Gran Sasso国家实验室运行。对暴露量为224.6存活天数$\times$ 34\，kg的数据进行的特征似然分析显示，没有证据表明信号高于预期背景。因此，我们获得了新的和严格的上限$(8-125)$ \，keV/$^2$质量范围内，不包括耦合到电子的耦合常数为$g_{ae} > 3\times10^{-13}$的赝标量和$α'/α> 2\times10^{-28}$的矢量超WIMP，分别。这些极限是在假设超级WIMP构成了我们银河系中所有的暗物质的前提下得出的。
2017-09-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Comments on "First Dark Matter Results from the XENON100 Experiment"
XENON 100合作最近发布了新的暗物质限制，特别强调了它们对已知对轻质量（低于10 GeV/c^2）弱相互作用大质量粒子（WIMP）敏感的搜索的影响，如DAMA和CoGeNT。我们在这里描述了几个来源的不确定性和偏见，在他们的分析，使他们的新声称的敏感性目前站不住脚。特别是，我们指出了在这一领域的额外工作和简单的运动学参数，表明液体氙（LXe）可能是一个相对不敏感的检测介质的反冲能量（几keV_r）预期从这样的低质量WIMP。
2010-05-12 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Compatibility of a dark matter discovery at XENONnT/LZ with the WIMP thermal production mechanism
暗物质（DM）在XENONnT或LZ的发现将对DM粒子质量和耦合常数施加限制。这是有趣的问，当这些限制可以与DM热生产机制兼容。我们解决这个问题的最一般的一组可重整模型，保持洛伦兹和规范对称性，并扩展标准模型的一个DM候选人的质量$m_{\rm DM}$和一个粒子的质量$M_{med}$介导DM夸克相互作用。我们的分析分为两部分。首先，我们假设XENONnT/LZ已经检测到$μ_S\sim\mathcal{O}(100)$信号事件，并使用该输入来计算DM残留物密度$Ω_{DM} h^2$。然后，我们确定的区域在$M_{med} - Ω_{DM} h^2$平面，这是兼容的观测信号和当前的CMB数据。我们发现，对于这里考虑的大多数模型，$\mathcal{O}(100)$信号事件在XENONnT/LZ和DM的热生产只兼容的共振DM湮灭，即$M_{med}\simeq2 m_{DM}$。在这种情况下，XENONNT/LZ将能够同时测量$m_{DM}$和$M_{med}$。我们还讨论了我们的结果对$m_{DM}$，$μ_S$和DM自旋的依赖性，并提供了在这项研究中考虑的所有模型的湮灭截面和介质衰减宽度的解析表达式。
2018-05-28 astro-ph.CO hep-ph
Expected Sensitivity to Galactic/Solar Axions and Bosonic Super-WIMPs based on the Axio-electric Effect in Liquid Xenon Dark Matter Detectors
我们提出了系统的案例研究，以调查的灵敏度轴子搜索液体氙探测器，使用轴电效应（类似的光电效应）对氙原子。液态氙被广泛认为是利用核反冲探测WIMP（可能形成银河系暗物质的弱相互作用大质量粒子）的最佳目标介质之一。由于这些探测器还为电子反冲提供了极低的放射性环境，因此也可以探测到相互作用非常弱的低质量粒子（< 100 keV/c^2），例如假设的轴子--在这种情况下使用轴电效应。未来的吨级液体中微子探测器的灵敏度将仅受质量范围在1至100 keV/c^2之间的不可约中微子背景（pp链太阳中微子和136中微子的双β衰变）的限制。假设辐射量为1吨-年，如果轴-电耦合g_A e在1 keV/c^2时大于10^-14（或在100 keV/c^2时大于10 ^-13），那么星系轴子（作为非相对论性的暗物质）就可以被探测到。在几keV/c^2以下，并且与质量无关，太阳轴子的搜索对耦合g_Ae ~ 10^-12很敏感。这个极限将为DFSV和KSVZ模型设定一个严格的轴子质量上限，其质量范围分别为m_A < 0.1 eV/c^2和< 10 eV/c^2。当耦合常数α '/α> 10^-33（质量为1 keV/c^2）或> 10^-27（质量为100 keV/c^2）时，也可以探测到矢量玻色子暗物质。
2013-01-23 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Electron-interacting dark matter: Implications from DAMA/LIBRA-phase2 and prospects for liquid xenon detectors and NaI detectors
我们研究了在闪烁实验中直接探测低质量（GeV尺度）WIMP暗物质的可能性。这样的WIMP通常太轻而不能留下明显的核反冲，但可以通过它们散射原子电子来检测。特别是，DAMA协作[R。Bernabei等人，核物理Energy 19，307（2018）]最近提出了强有力的证据，证明在低至1 keV的能量下观察到的闪烁率每年都会发生调制。尽管在低能量的计算事件率的强烈增强，我们发现，在电子相互作用的WIMP的解释不能与现有的限制是一致的。我们还证明了正确处理原子波函数的重要性，并显示由此产生的事件率是非常敏感的低能量性能的探测器，这意味着它是至关重要的，探测器的不确定性被考虑在内。最后，我们证明，潜在的闪烁事件率可以远远大于否则可能是预期的，这意味着竞争性的搜索可以进行GeV规模的WIMP使用传统的提示S1闪烁信号。考虑到最近和即将推出的超大型液体氙探测器，这一点很重要。
2019-10-01 astro-ph.CO hep-ph
The Status of the Search for Low Mass WIMPs: 2013
利用最近在Marina del Rey举行的暗物质研讨会以及2012年和2013年的各种出版物中的信息，我们讨论了关于低质量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。有非常不同的实验方法，不同的背景，包括这个限制。我们推测了低质量WIMP信号和背景的可能来源。我们提出了最近的论点，关于DAMA表明可能的DM索赔可能是误导。我们讨论了新的CDMS声称的信号，并质疑在这些事件中非常低的电离。我们还讨论了XENON 100数据的分析，使用信息理论，进一步排除CDMS的结果。
2013-08-15 hep-ex 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
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。
2009-01-06 astro-ph hep-ph
Neutrino physics with multi-ton scale liquid xenon detectors
我们研究了大尺度氙探测器对低能太阳中微子、相干中微子-核散射和无中微子双β衰变的灵敏度。作为一个具体的例子，我们认为氙的一部分，建议达尔文（暗物质WIMP搜索与高贵液体）实验。我们进行详细的Monte Carlo模拟的预期背景，考虑现实的能量分辨率和阈值的检测器。在2-30 keV的低能窗口中，对太阳pp和$^7$ Be中微子的灵敏度最高，经过5年的数据，在14吨天然氙的基准质量下，可以达到5900个事件的pp中微子积分率。因此，测量pp中微子通量的统计不确定性约为1%，达到太阳模型预测的精度。这些低能量的太阳中微子将是暗物质搜索通道的限制背景，对于$\sim$ 2 $\times$ 10 $^{-48}$ cm $^2$以下的WIMP核子截面和50 GeV $\cdot$ c $^{-2}$附近的WIMP质量，假设弹性中微子-电子散射导致的电子反冲的排斥率为99.5%。来自太阳中微子相干散射的核反冲将限制对$\sim$ 6 GeV $\cdot$ c $^{-2}$以下的WIMP质量的灵敏度，使其截面大于$\sim$ 4 $\times$ 10 $^{-45}$ cm $^2$。在中心探测器区域使用6吨天然氙，经过5年的数据收集，达尔文探测器对$^{136}$的无中微子双β衰变的灵敏度可以达到5.6 $\times$ 10 $^{26}$ y。
2014-02-07 astro-ph.SR hep-ph nucl-ex
XENON10/100 dark matter constraints: examining the Leff dependence
从液态氙直接探测实验中确定暗物质的限制取决于探测器中核反冲产生的闪烁光的量，该量的特征在于闪烁效率因子Leff。我们研究如何在低反冲能量（测量不存在）的Leff和Leff的外推行为的测量的不确定性影响的约束，如XENON10和XENON100的实验，特别是在光的WIMP区域的DAMA和CoGeNT的实验结果的兴趣。
2010-12-17 astro-ph.CO hep-ph
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。
2012-09-18 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Latest results from XENON100 data
XENON100是XENON暗物质计划的当前阶段，该计划旨在用液体氙时间投影室直接探测WIMP。我们介绍了在2011年和2012年拍摄的224.6个生存日之后的实验状态，在此期间，探测器成功地改进了更多的校准数据，更高的氙纯度，更低的阈值和更好的背景去除。分析没有发现暗物质相互作用的证据。下面将简要介绍下一代XENON1T探测器的现状。
2013-05-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
WIMP Dark Matter Search using a 3.1 Tonne-Year Exposure of the XENONnT Experiment
XENONnT实验利用3.1吨年曝光量，通过弹性相互作用搜索WIMP暗物质，设定了新的截面上限并提升了灵敏度。
2025-12-16 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
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。
2014-08-19 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Analysis strategies for general spin-independent WIMP-nucleus scattering
我们提出了一个形式主义的直接检测暗物质搜索，涵盖所有的标量和矢量相互作用的相干响应的分析，并结合QCD的手征对称性的约束，包括所有的一个和两个身体的WIMP核子相互作用高达三阶手征有效场论。WIMP核截面中的自由参数之一对应于标准的自旋无关搜索，但在一般情况下，新物理耦合的不同组合进行了探测。我们确定的标准自旋独立的响应和两体电流的主要修正主导的自旋独立的结构因子的等矢量对应的干扰，并讨论了直接检测实验的解释的一般后果，包括最小限度的扩展标准的自旋独立的分析。氙靶散射所需的所有结构因子的拟合基于最先进的核壳模型计算。
2016-08-08 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A DAMA/Libra-phase2 analysis in terms of WIMP-quark and WIMP-gluon effective interactions up to dimension seven
我们分析了DAMA/Libra相位2调制的结果，使用的基础上，16个有效的运营商描述的WIMP与光子，胶子和夸克的相互作用质量维7。对于每个运营商，我们固定在2 GeV的规模和参数化的两个独立的耦合向上型和向下型夸克的WIMP夸克相互作用的有效理论。我们讨论的连接与非相对论性的限制有效的理论在运营商不变的伽利略变换，以及随后的动量相关的威尔逊系数的影响，由于远程相互作用或轻介子极。大多数相对论算子产生一个很好的适合的DAMA调制效应，虽然从XENON 1 T和PICO 60的约束排除的参数。
2019-10-25 astro-ph.CO hep-ph
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%.
2020-07-31 astro-ph.IM hep-ph
Accurate electron-recoil ionization factors for dark matter direct detection in xenon, krypton and argon
本文计算了氩、氪和氙中暗物质诱导电子电离的原子因子并给出表格化结果，涵盖多种电子耦合类型，同时检验了计算精度并展示了XENON1T事件率对低能响应建模的依赖。
2023-05-09 astro-ph.CO hep-ph physics.atom-ph
Complementarity of Dark Matter Direct Detection Targets
我们调查的重建能力的暗物质质量和自旋无关的截面从未来吨级直接探测实验使用锗，氙或氩作为目标。采用将在5至10年内上线的暗物质实验的曝光量、能量阈值和分辨率的现实值，量化不同目标之间的互补程度。我们研究了控制局部暗物质密度和速度分布的天体物理参数的不确定性如何影响重建。对于一个50 GeV的WIMP，天体物理学的不确定性降低了质量重建的准确性，对于氙和锗，与天体物理学量固定的情况相比，最高可达$\sim 4$。然而，与单独的锗或氙相比，氩、锗和氙数据的组合使约束能力增加了$\sim 2$的因子。我们表明，未来的直接探测实验可以实现一些天体物理参数的自校准，他们将能够约束的WIMP质量只有很弱的外部天体物理约束。
2011-06-20 astro-ph.CO hep-ph
Direct detection data and possible hints for low-mass WIMPs
本文提出了来自DAMA、CoGeNT以及CRESST实验的质量约为10 GeV的WIMP暗物质的可能线索，并面临CDMS和XENON数据的限制。专注于自旋无关（SI）WIMP-核相互作用，我详细说明的困难，使相互一致的提示和规避的约束，提到能量尺度的不确定性，淬火和光产额的因素，以及晕属性的不确定性。在目前的情况下，似乎很难在SI框架内协调所有的数据，这表明如果实验异常确实是由于暗物质造成的，那么必须有一种更奇特的机制（有待确定）在起作用。
2010-11-26 astro-ph.CO hep-ph
DARWIN: dark matter WIMP search with noble liquids
DARWIN（用惰性液体进行暗物质弱相互作用探测）是欧洲下一代多吨级暗物质探测器的设计研究。液态氩和/或液态氙是直接探测大质量弱相互作用粒子（WIMP）形式的暗物质候选者的目标介质。通过时间投影室技术观察由活性检测器体积中的粒子相互作用产生的光和电荷信号。DARWIN将探测1 e-48 cm 2以下与自旋无关的WIMP-核子截面，并测量具有高统计数据的WIMP诱导核反冲谱，如果它们被现有或不久的将来的实验发现的话。在一个简短的介绍之后，我将描述项目，选择的研发主题，预期的背景和物理范围。
2012-01-11 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Dark Matter implications from the LZ, PandaX-4T and XENONnT Data
Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究液氙实验数据中高能核反冲事件的暗物质起源，用统一DIAMX框架对多数据集联合拟合，考虑两类暗物质 - 核子相互作用，量化DEC背景影响，指出扩展分析高能数据可有力检验暗物质解释。
2026-07-13 hep-ex hep-ph
Low-mass extension of direct detection bounds on WIMP-quark and WIMP-gluon effective interactions using the Migdal effect
本文利用 Migdal 效应并结合 XENON1T 等四项实验数据，将 WIMP–夸克/胶子 EFT 高至维数 7 算符的直接探测限制扩展到约 20 MeV，同时指出高维算符约束的 EFT 自洽性问题。
2023-04-21 hep-ex hep-ph
Comment on "On the subtleties of searching for dark matter with liquid xenon detectors"
在最近的一份手稿（arXiv：1208.5046）中，Peter Sorensen声称XENON 100对WIMP质量低于10 GeV的自旋无关WIMP-核子截面的上限“可能被低估了一个数量级或更多”。在提交我们的新结果（arXiv：1207.5988）之前进行了类似但更详细的分析，我们无法证实这些发现。我们指出了在我们的最终分析中不考虑所描述的影响的理由，并列出了他的研究中的几个潜在问题。
2012-08-28 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
First Dark Matter Search Results from the XENON1T Experiment
我们报告的第一个暗物质的搜索结果，从XENON 1 T，一个$\sim$ 2000公斤的目标质量的双相（液-气）氙时间投影室在意大利的Gran Sasso的Nazionali的第一吨级检测器。盲态检索使用了2016年11月至2017年1月期间采集的34.2个实时数据。在（1042 $\pm$ 12）kg基准质量内，在WIMP暗物质搜索所关注的[5，40] $\mathrm{keV}_{\mathrm{nr}}$能量范围内，电子反冲背景为$(1.93 \pm 0.25) \times 10^{-4}$事件/（kg $\times$ day $\times \mathrm{keV}_{\mathrm{ee}}$），这是暗物质探测器中达到的最低值。轮廓似然分析表明，数据是与背景的唯一假设。我们推导出了质量大于10 GeV/c ${}^2$的WIMP与核子相互作用截面的最严格排斥限，在90%置信水平下，对于35 GeV/c ${}^2$，最小排斥限为7.7 $\times 10^{-47}$ cm ${}^2$.
2017-11-23 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
A Brief Status of the Direct Search for WIMP Dark Matter
最近，在2014年2月，我们在加州大学洛杉矶分校举行了一次关于寻找暗物质的综合会议。190名科学家参加了会议，其中许多是WIMP暗物质搜索领域的领导者。我们首先回顾了LUX的数据，排除了低质量WIMP区域，并稍微降低了XENON100的限制。我们提供了一个简短的审查与声称的低质量信号的问题。我们讨论了目前的期望超对称弱相互作用暗物质，并显示为什么非常大的探测器，如达尔文可能需要。我们讨论了会议上的一些理论预测。
2014-06-19 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
A Two-Singlet Model for Light Cold Dark Matter
我们通过增加两个规范单$\mathbb{Z}_{2}$ %对称的标量场来扩展标准模型，它们只通过希格斯粒子与可见物质相互作用。一个是稳定的暗物质WIMP，另一个经历了对称性的自发破缺，为暗物质湮灭打开了新的通道，从而降低了WIMP的质量。我们研究了观测到的暗物质遗迹丰度对湮灭截面的影响，发现在参数空间的大部分区域，轻暗物质是可行的。我们还比较了我们的暗物质候选人的弹性散射截面与现有的（CDMSII和XENON100）和投影（SuperCDMS和XENON1T）的实验排除界限。我们发现，大多数允许的质量范围内的轻暗物质将探测的投影灵敏度的XENON1T实验。
2011-01-01 hep-ph
Can Tonne-Scale Direct Detection Experiments Discover Nuclear Dark Matter?
核暗物质的模型提出，暗扇区包含由暗核子组成的大型复合态，类似于标准模型核。我们研究了直接检测现象的一类特定的核暗物质模型在当前一代的吨级液体惰性实验，特别是DEAP-3600和XENON 1 T。在我们选择的核暗物质方案中，由于复合暗物质状态的非点状性质，反冲能谱中出现了独特的特征。我们计算了区分这些光谱所需的事件的数量从一个标准的点状WIMP状态与衰减指数反冲光谱。在核暗物质参数空间的最有利区域，我们发现，在一个单一的实验中，需要几十个事件来区分核暗物质从WIMP在$3\,σ$水平。考虑到DEAP-3600和XENON 1 T的总暴露时间，我们发现，通过这些实验单独进行，最多可以区分$2\,σ$，而通过两个实验的组合，对于一系列参数达到$3\,σ$灵敏度。我们表明，这些实验的未来升级有可能区分大范围的核暗物质模型的WIMP大于$3\,σ$。
2016-10-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for dark matter from the first data of the PandaX-II experiment
介绍了从PandaX-II实验的第一批数据中进行WIMP暗物质搜索的结果。PandaX-II实验使用500公斤规模的双相液体氙时间投影室，在中国金平地下实验室运行。第一个数据对应于$3.1\times10^{4}$ kg-天的总暴露量。选择后的观测数据与背景预期一致，并导出了WIMP质量在5 GeV/c $^2$ ~ 1000 GeV/ $c^{2}$范围内自旋无关的WIMP-核子截面的上限.在WIMP质量为40 GeV/c $^2$时，获得的最低截面极限为2.5 $\times$ × 10 $^{-46}$ cm $^2$。
2016-12-05 astro-ph.CO hep-ex 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
Dark Matter Search Results from a One Tonne$\times$Year Exposure of XENON1T
我们报告的搜索弱相互作用大质量粒子（WIMPs）使用278.8天的数据收集的XENON 1 T实验在LNGS。XENON 1 T使用基准质量为$(1.30 \pm 0.01)$ t的液体氙时间投影室，导致1.0 t $\times$年曝光。感兴趣的能量区域[1.4，10.6] $\mathrm{keV_{ee}}$（[4.9，40.9] $\mathrm{keV_{nr}}$）显示出$(82\substack{+5 \\ -3}\textrm{ (sys)}\pm3\textrm{ (stat)})$事件/ $(\mathrm{t}\times\mathrm{yr}\times\mathrm{keV_{ee}})$的超低电子反冲背景速率。没有发现显着超过背景和配置文件的似然分析参数化的空间和能量维度排除了新的参数空间的WIMP核子自旋无关的弹性散射截面的WIMP质量超过6 GeV/c ${}^2$，最小的$4.1\times10^{-47}$ cm $^2$在30 GeV/c ${}^2$和90%的置信水平。
2018-09-13 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Direct detection prospects of dark vectors with xenon-based dark matter experiments
暗物质实验主要是在屏蔽良好的地下探测器的目标核上寻找WIMP的散射。液体闪烁体实验的结果还提供了可以被电子吸收的非常轻和非常弱耦合的粒子的精确探针。在这些程序中，我们总结了以前获得的约束长寿命的暗物质矢量粒子$V$（暗光子）在$0.01-100$千电子伏的质量范围。此外，我们提供了第一个预计的灵敏度达到即将到来的XENON1T暗物质搜索检测暗光子。
2015-10-16 hep-ph
The impact of a 126 GeV Higgs on the neutralino mass
我们使用GUT尺度参数强调了约束最小超对称SM（CMSSM）和次最小超对称SM（NMSSM）（包括126 GeV的希格斯玻色子）之间的暗物质部分的差异。在暗物质部分，两个模型是相当正交的：在CMSSM中，WIMP在很大程度上是一个双星，需要来自LHC约束的大质量。在NMSSM中，WIMP有一个大的单斜分量，因此不受LHC超对称质量限制的影响。轻NMSSM中性伴子质量范围是费米数据中有关轻WIMP的线索的兴趣。这种低质量的WIMP在CMSSM中无法解释。最后，展望了14TeV的XENON1T和LHC的发现前景。
2014-09-09 astro-ph.CO hep-ph
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
Reconstructing WIMP Properties in Direct Detection Experiments Including Galactic Dark Matter Distribution Uncertainties
我们提出了一种新的方法来确定弱相互作用大质量粒子（WIMP）的性质，在未来的吨级直接检测实验，占银河系（MW）光滑暗物质分布的不确定性。使用合成数据的运动学MW晕星匹配目前的样本从斯隆数字巡天，补充当地逃逸速度的限制，我们证明，当地的暗物质密度可以被约束到约20%的精度。对于低质量的WIMP，我们发现，在假设的本地暗物质密度的两个错误的因素，导致严重偏置重建的WIMP自旋无关的截面是不正确的，在15西格玛水平。我们表明，这种偏见可以克服边缘化的参数，描述MW的潜力，并使用这种形式主义项目的WIMP性能在未来1吨氙探测器上达到的精度。我们的方法可以很容易地应用到不同的检测器技术，并扩展到更详细的MW晕模型。
2009-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A dark matter WIMP that can be detected and definitively identified with currently planned experiments
最近提出的暗物质WIMP只有二阶耦合来衡量玻色子和它本身。因此，它具有较小的湮灭、散射和创造截面，因此与当前所有实验和观测到的暗物质丰度一致。然而，这些横截面仍然足够大，以便在计划在不久的将来进行的实验中进行检测，并在较长时间尺度上提出的实验中进行明确的识别。湮灭的（多通道）截面与早期宇宙中的热产生和冻结相一致，并且与费米-LAT的伽马射线和AMS-02的反质子观测分析中的暗物质湮灭的现有证据以及普朗克和费米-LAT的约束相一致。通过与氙原子核碰撞进行直接探测的截面估计略低于$10^{-47}$ cm $^2$，这应该可以通过LZ和氙nT实现，并且在达尔文的范围内。通过矢量玻色子融合进行对撞机探测的截面估计为$\sim 1$ fb，并且最终可能通过高亮度LHC实现;最终的对撞机识别可能需要现在提出的更强大的设施。
2021-07-30 hep-ph
Inelastic Dark Matter in Light of DAMA/LIBRA
非弹性暗物质，其中WIMP核散射发生通过过渡到一个激发的WIMP状态~ 100 keV以上的基态，提供了一个令人信服的解释DAMA年度调制信号。我们表明，各种暗物质直接探测实验的相对灵敏度进行修改，使DAMA年度调制信号可以与CDMS-Soudan，XENON 10，ZEPLIN，CRESST和KIMS的非弹性WIMPs质量O（100 GeV）的报告信号的情况下进行协调。我们回顾了这些实验的现状，并对即将到来的实验进行了预测。特别是，我们注意到，非弹性暗物质导致高度抑制的信号在低能量，与大多数事件通常发生在20至45千电子伏（未淬灭）在氙和碘的实验，一般没有事件在低（~ 10千电子伏）的能量。在这个高能量区域抑制背景对于测试这种情况是必不可少的。最近的CRESST数据表明观察到七个钨事件，这与该模型的预期一致。如果钨信号在未来的CRESST运行中持续存在，它将为非弹性暗物质提供令人信服的证据，而它的缺失应该排除它。
2008-10-31 astro-ph hep-ex hep-ph
Split fermionic WIMPs evade direct detection
我们考虑一个模型，两个规范单重态费米WIMP通信的SM粒子的单重标量介体通过希格斯门。轻的WIMP是稳定的，扮演着暗物质（DM）候选者的角色，而重的伙伴是一个短暂的WIMP，对当前的DM遗迹密度没有贡献。随着共湮灭效应的重WIMP，作为一个调解人在$t$和$u$通道DM湮没截面，有一个显着的效果，在寻找可行的参数空间对直接检测的限制提供的氙1 t和LUX实验。这是对最小单重态费米子DM模型的扩展，其整个参数空间（除了共振区域）被最新的直接检测实验排除。发现在参数空间中存在着避开直接探测上界的可行区域，并尊重WMAP/Planck观测到的DM遗迹密度。我们还发现，费米-LAT上限的DM湮没截面到$b\bar b$可以排除小区域的可行的参数空间，逃避直接检测实验。该模型证明了WIMP范式中的一个案例，其DM候选人可以逃脱直接检测实验。这样的模型对于在LHC这样的对撞机实验中进行研究是很有趣的。
2018-11-02 hep-ex hep-ph
DAMA/LIBRA-phase2 in WIMP effective models
DAMA/LIBRA合作最近发布了他们在NaI探测器中寻找暗物质（DM）散射的年度调制信号的最新结果。我们已经拟合了更新的DAMA结果的调制振幅的弱相互作用大质量粒子（WIMP）信号，参数化的最一般的有效拉格朗日的WIMP粒子自旋1/2，系统地假设占主导地位的14个可能的相互作用项之一，并假设为WIMP速度分布的标准麦克斯韦与核的相互作用。我们发现，大多数的非相对论性的有效哈密顿量的耦合可以提供一个更好的拟合相比，标准的自旋无关的相互作用的情况下，并减少微调的三个参数（WIMP质量，WIMP-核子有效截面和WIMP-中子和WIMP-质子耦合之间的比率）。此外，有效的模型，其横截面明确地依赖于WIMP的传入速度可以提供一个更好的拟合的DAMA数据在大值的$m_χ$相比，标准的速度无关的横截面，由于调制振幅的不同相位。所有最佳拟合解决方案都与XENON 1 T和PICO 60的排除图存在张力。
2018-07-04 astro-ph.CO hep-ph
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。
2008-05-15 astro-ph hep-ph
WIMP Dark Matter and Unitarity-Conserving Inflation via a Gauge Singlet Scalar
一个与引力耦合非最小的规范单重标量可以驱动膨胀，然后冻结成为冷的暗物质。我们探索这个想法，重新审视通货膨胀的单线态方向（S-通货膨胀）和希格斯门暗物质在光的希格斯发现，从LUX和普朗克观测的限制。我们发现，参数空间的大区域仍然是可行的，因此，成功的膨胀是可能的，暗物质遗迹丰度可以复制。此外，标量单线态可以稳定电弱真空，同时克服希格斯暴胀遇到的暴胀过程中的幺正性破坏问题，只要单线态是一个真正的标量。2- $σ$普朗克上限对$n_s$施加的单重态质量低于2 TeV，因此，几乎整个允许的参数范围可以探测氙1 T。
2015-10-14 astro-ph.CO hep-ph
A low-mass dark matter search using ionization signals in XENON100
我们用XENON 100探测器进行了一次低质量暗物质的探测，探测量为30\，kg $\times$ yr。通过降低对闪烁信号的要求，仅使用电离信号来确定相互作用能，我们将用于检测核反冲的能量阈值降低到0.7keV。没有暗物质探测可以声称，因为一个完整的背景模型不能构建没有一个主要的闪烁信号。相反，我们计算一个上限的WIMP-核子散射截面的假设下，每个事件通过我们的选择标准可能是一个信号事件。在0.7 - 9.1 keV的能量区间上，我们导出了自旋无关的WIMP-核子截面的一个极限，在90%的置信水平下，该极限排除了质量大于$1.4 \times 10^{-41}$ 1，cm $^2$的6，GeV/ $c^2$的WIMP.
2016-12-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Electric Dipole Moment of Dirac Fermionic Dark Matter
在暗物质候选粒子为Dirac粒子的情况下，电偶极矩的直接限制和电偶极矩对暗物质的直接搜索被认为包含了电磁核形状因子.对于质量为100 GeV的WIMP，通过直接搜索得到的WIMP电偶极矩必须低于7*10^（-22）e cm，才能满足XENON 10和CDMS II当前的实验排除极限。我们还考虑了未来EDM的CP破坏和通过EDM相互作用发现WIMP。
2009-02-16 astro-ph.HE hep-ph
Interplay between scintillation and ionization in liquid xenon Dark Matter searches
我们提供了一种新的方法来约束液体氙的相对闪烁效率L_eff。使用一个简单的电子和核阻止功率的估计，再结合复合过程的分析，我们预测的电离和闪烁产量。使用目前可用的电离产额数据，我们可以使用这两个量之间的相关性来从下面约束L_eff。此外，我们认为，更可靠的数据上的电离产额将允许验证我们的假设上的原子截面和预测的L_eff的值。我们的结论是，相对闪烁效率不应降低在低核反冲能量，这具有重要的后果的鲁棒性排除限制低WIMP质量的液体氙暗物质搜索。
2011-07-05 astro-ph.IM hep-ph
Complementarity of direct detection experiments in search of light Dark Matter
寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质实验主要使用核反冲（NR）来探测WIMP。米格达诱导的电子反冲（ER）提供了额外的灵敏度，以光暗物质与$\mathcal{O}(\text{GeV}/c^2)$质量。在这项工作中，我们使用贝叶斯推断来找到参数空间，未来的探测器，如XENONNT和SuperCDMS SNOLAB将能够通过NR，Migdal诱导的ER或其组合来检测WIMP暗物质。我们确定的区域，每个探测器是最好的约束暗物质质量和自旋独立的横截面和推断两个或两个以上的检测配置是互补的约束这些暗物质参数，通过综合分析。
2022-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Global fits of the cMSSM including the first LHC and XENON100 data
我们提出了更新的全球拟合的约束最小超对称标准模型（cMSSM），包括最新的约束从ATLAS和CMS探测器在LHC，以及最新的XENON100实验的结果。我们的强大的分析考虑到天体物理和强子的不确定性，在直接检测实验中的WIMP引起的反冲率的计算进入。我们研究中性伴子暗物质的后果，并表明，目前的直接检测数据已经允许鲁棒地排除所谓的焦点区域，因此证明了粒子天体物理实验的重要性，在约束扩展的粒子物理学的标准模型。我们还观察到从贝叶斯和频率统计的角度获得的结果之间的兼容性增加。我们发现，即将进行的吨级直接检测实验将基本上探测整个目前青睐的区域（在99%的水平），几乎独立于所使用的统计方法。间接检测cMSSM的前景进一步降低。
2012-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Results from 225 Live Days of XENON100 Data
我们报告的搜索粒子暗物质的氙100实验，在2011年和2012年期间在国立大萨索大学（LNGS）运行了13个月。氙100在目标能量区具有（5.3 \pm 0.6）\times 10^-3事件（kg day keVee）^-1的超低电磁背景。对\times 34 kg暴露的224.6个存活日进行盲法分析，未发现暗物质相互作用的证据。在6.6-30.5 keVnr的预定核反冲能量范围内观察到的两个候选事件与（1.0 \pm 0.2）事件的背景预期一致。使用6.6-43.3 keV能量范围的李克图分析，为质量大于8 GeV/c^2的WIMP与核子的自旋无关弹性散射截面设定了最严格的极限，在55 GeV/c^2和90%置信水平下，最小值为2 \times 10^-45 cm ^2。
2013-03-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
DAMA and WIMP dark matter
我们研究了大质量弱相互作用粒子（WIMPs）与原子核的自旋无关散射是否可以解释DAMA报告的年度调制信号。我们考虑弹性和非弹性散射过程。我们发现WIMP参数空间中存在一个区域，可以同时容纳DAMA和CDMS、CRESST和XENON的零结果。这个区域对应于一个普通的、弹性散射的WIMP，它具有标准的麦克斯韦-玻尔兹曼分布，质量为3 GeV < m_{DM} <8 GeV，自旋无关的截面为核子3 \times 10^{-41} cm ^2 < σ_p^{SI} < 5 \times 10^{-39} cm ^2。这个新的参数空间区域的关键取决于最近发现的效应的通道上的能量阈值的WIMP检测DAMA实验;不包括这种效果，DAMA允许的区域基本上是封闭的空实验。这种低质量WIMP出现在许多超越标准模型的物理学理论中，从MSSM的最小扩展到重子-暗物质符合问题的解决方案。我们发现，非弹性散射通道不打开一个重要的参数区域与所有的实验结果一致。未来的低能量阈值探测核反冲的实验，如CDMSII-Si和那些利用超低能量锗探测器，将能够探测参数空间的DAMA区域。
2008-07-11 astro-ph hep-ex hep-ph
XENON1T Takes a Razor to a Dark $E_6$-Inspired Model
XENON 1 T的合作与充分曝光，279个生命日，设置最严格的限制自旋无关的暗物质-核子散射截面的最近结果的动机，我们讨论了一个黑暗的$E_6$启发模型，具有$U(1)_{d-u}$规范对称性的存在。暗物质候选者是一个狄拉克费米子，它通过一个大质量的Z'与标准模型费米子相互作用，Z'保持了这种对称性的量子数分配。计算了氙核的自旋无关散射截面，并与XENON 1 T极限进行了比较;发现了Z'质量对LHC的束缚，以及高能高光度LHC的投影灵敏度;基于矮椭球星系方向的γ射线观测，推导了暗物质湮灭截面的费米LAT极限。我们利用这些数据集之间的互补性得出结论，XENON 1 T的新约束严重约束了模型，结合LHC升级灵敏度排除了低于5 TeV的WIMP实现设置。
2018-11-09 astro-ph.HE hep-ph
Constraining Scalar Singlet Dark Matter with CDMS, XENON and DAMA and Prediction for Direct Detection Rates
我们考虑一个最简单的扩展的标准模型（SM），通过纳入一个真正的标量单线态和一个额外的离散$Z_2$对称性。该模型承认中性标量单线态是稳定的，因此，暗物质的一个可行的组成部分。我们探索的参数空间的模型保持鉴于不同的暗物质直接探测实验通过WIMP核子散射的约束。首先，我们利用了CDMS、XENON-10和XENON-100合作获得的数据。我们进一步约束的参数空间从DAMA合作的结果（有和没有通道）和CoGeNT合作的结果。在我们的分析中，由于观测到的遗迹密度的暗物质的WMAP实验报告，也纳入了约束。利用所有这些约束条件，在模型参数空间，我们计算的事件率和事件率的年度变化的背景下，液体氩探测器实验。
2010-09-30 hep-ph
Effective models of WIMP Direct Detection in DAMA/LIBRA-phase2
自从DAMA/LIBRA合作发布了他们在NaI探测器中搜索暗物质（DM）散射预期的年度调制信号的更新结果以来，我们已经为弱相互作用大质量粒子（WIMP）信号的调制幅度拟合了更新的DAMA结果，根据WIMP粒子自旋1/2的最一般有效拉格朗日量参数化了与核的相互作用，系统地假设主导的14个可能的相互作用项之一和一个标准的麦克斯韦的WIMP速度分布。我们发现，大多数的非相对论性的有效哈密顿量的耦合可以提供一个更好的拟合相比，标准的自旋无关的相互作用的情况下，并减少微调的三个参数（WIMP质量，WIMP-核子有效截面和WIMP-中子和WIMP-质子耦合之间的比率）。此外，有效的模型，其横截面明确地依赖于WIMP的传入速度可以提供一个更好的拟合的DAMA数据在大值的$m_χ$相比，标准的速度无关的横截面，由于调制振幅的不同相位。所有最佳拟合解决方案都与XENON 1 T和PICO 60的排除图存在张力。
2018-10-25 hep-ph
Scalar Split WIMPs in the Future Direct Detection Experiments
我们考虑一个简单的可重整化暗物质模型，由两个具有质量分裂$δ$的实标量组成，通过希格斯门与SM粒子相互作用。我们找到了一个可行的参数空间尊重所有的界限所施加的无形希格斯衰变实验在大型强子对撞机，直接检测实验的氙100和LUX和暗物质遗迹丰度提供的WMAP和普朗克。尽管单重标量暗物质模型是脆弱的，对未来的直接检测实验，标量分裂模型在这里介绍生存这样即将到来的界限。我们强调的作用，共湮灭过程和混合效应在这一功能。对于$m_{\text{DM}} \sim 63$ GeV，我们也可以解释在银河系纬度$2^{\circ} \leq |b| \leq 20^{\circ}$和银河系赤道$|l| < 20^{\circ}$的费米LAT数据分析中观测到的γ射线过剩。
2016-02-20 astro-ph.CO hep-ph
A Dark Matter Hurricane: Measuring the S1 Stream with Dark Matter Detectors
最近发现的S1流以低倾角、反向旋转的轨道穿过太阳附近。S1的前身是一个矮星系，其总质量与现在的天炉座矮椭球相当，因此预计该星系流将具有显著的DM成分。我们计算的影响的S1流的WIMP和轴子探测器作为其不可测的暗分量的密度的函数。在WIMP探测器中，S1流提供更多的高能核反冲，因此将略微改善DM探测前景。我们发现，即使S1包括小于10%的局部密度，多吨氙WIMP探测器可以区分S1流从散装晕在相对较窄的质量范围内5和25 GeV之间。在定向WIMP探测器如CYGNUS中，S1更显著地增加了DM探测前景，因为它增强了WIMP信号的各向异性。最后，我们表明，轴子haloscopes拥有迄今为止最大的潜在敏感性的S1流。一旦轴子质量被发现，S1的独特速度分布可以很容易地从轴子功率谱中提取出来。
2018-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
