Precision calculation of the recoil--finite-size correction for the hyperfine splitting in muonic and electronic hydrogen
本文基于色散理论得到的核子电磁形状因子,对μ子和电子氢的超精细分裂进行了反冲-有限尺寸修正的高精度计算。这将有助于指导即将到来的搜索μ子氢的HFS过渡,并将允许精确确定的极化率和Zemach半径的贡献时,这种过渡被发现。
2022-08-08 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Anisotropic momentum distributions due to radiation recoil in relativistic plasmas with electric and magnetic fields
本研究探讨热相对论等离子体在电场和磁场共同作用下的各向异性动量分布形成,分析三种各向异性类型的特征及不同场组合下的分布变化规律,揭示辐射反冲的影响机制。
2025-09-24 hep-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
DAMA annual modulation from electron recoils
等离子体暗物质,它出现在耗散暗物质模型,可以引起大的年度调制信号从keV电子反冲。以前的工作认为,DAMA年度调制信号可以在这样的情况下有一个解释。然而,由于模拟晕等离子体与地球束缚的暗物质相互作用的固有复杂性,详细的预测是困难的。在这里,我们考虑一个简单的唯象模型的暗物质速度函数相关的直接检测实验,并比较所得的电子散射率与新的DAMA/LIBRA第2阶段的数据。我们还考虑了其他实验的限制,包括XENON 100和DarkSide-50。
2018-09-12 astro-ph.GA hep-ph
Monte Carlo calculations of pair production in high-intensity laser-plasma interactions
伽马射线和电子-正电子对的产生将在下一代激光器的激光等离子体实验中占据突出地位。使用Monte Carlo方法,我们表明,离散效应所产生的有限反冲电子的经验,当它发出一个高能量的光子,增加对产生的进一步相互作用与激光场的数量。
2010-10-21 hep-ph
Low-energy electronic recoil in xenon detectors by solar neutrinos
太阳中微子在多吨氙探测器中引起的低能电子反冲是一个重要的研究课题,不仅因为它是直接寻找弱相互作用大质量粒子(WIMPs)的不可约背景源,而且因为它提供了一种可行的方法来测量太阳$pp$和$^{7}\textrm{Be}$中微子,使之达到当前标准太阳模型预测的精度水平。在这项工作中,我们进行$\textit{ab initio}$多体计算的结构,光电离,和中微子电离的氙。结果表明,在低反冲能下,原子束缚效应对中微子-电子散射截面有相当大的抑制作用。与以前基于自由电子图像的计算相比,在相同的探测器配置下,我们计算的电子反冲事件率降低了约$25\%$。本文给出了氙探测器在100 eV - 30 keV能窗内的电子反冲率谱,并讨论了它对低能太阳中微子探测(作为信号)和WIMP搜寻(作为背景源)的意义。
2016-10-19 hep-ex hep-ph nucl-ex
XENON1T implications for the DAMA annual modulation: The good, the bad and the ugly
先前的工作认为DAMA年度调制信号可能是由于等离子体暗物质模型中的电子反冲。作者提出了一个假设镜像暗物质并具有地球束缚暗物质对探测器的碰撞屏蔽的具体模型[arXiv:1806.04293]。这种解释预测了氙1T实验中的低能电子反冲信号。鉴于在XENON1T中观察到的过量电子反冲,我们重新检查了该模型对DAMA和XENON1T的预测。
2020-11-05 hep-ph
Mapping The Neutrino Floor For Dark Matter-Electron Direct Detection Experiments
我们研究了未来的暗物质(DM)的直接探测实验中使用的DM-电子散射在太阳中微子背景的存在下的发现范围。在这些低能量下,传统的核和电子反冲鉴别方法失败了,这意味着中微子-{ \it核}散射背景可能相当大。我们根据信号和背景的电离值计算发现极限,并量化电离模型的依赖性。此外,我们探讨了DM截面发现限制的依赖性如何随曝光、电子/核反冲歧视、DM形状因子和DM天体物理不确定性而变化。
2018-03-21 hep-ph
Identification of the low energy excess in dark matter searches with crystal defects
在多个低阈值暗物质探测器中,已经观察到了1 keV以下的低能量下的未知来源的过量事件。取决于靶材料,这些能量下的核反冲事件可能导致晶格缺陷,在这种情况下,一部分真实反冲能量存储在缺陷中,而不是在声子检测器中观察到。如果缺陷产生的阈值是尖锐的,这种效应导致在所观察到的反冲光谱中的突出特征。在低能量下的电子反冲不会产生缺陷,因此在这种情况下,观察到的光谱中的特征是不期望的。我们建议利用金刚石尖锐的缺陷产生阈值来检验低能事件是否是由于核反冲。基于模拟数据,我们预计在观测光谱中的核反冲碰撞在钻石中仅用~0.1克天的暴露就可以看到。
2022-10-04 hep-ph
Nuclear recoil energy scale in liquid xenon with application to the direct detection of dark matter
我们第一次表明,在液体氙中的核反冲的电子激发的淬灭是很好地描述了Lindhard理论,如果核反冲能量重建使用的组合(闪烁和电离)的能量尺度提出的Shutt { \it et al.}。我们主张通过这种观点,有利于现有的偏好重建核反冲能完全从初级闪烁。我们表明,信号划分成闪烁和电离是很好地描述了由Mesquas-Imel盒模型。我们讨论了直接探测暗物质的液体氙探测器的影响。
2011-01-31 astro-ph.IM hep-ph
Decaying fermionic warm dark matter and XENON1T electronic recoil excess
根据最近观测到的XENON1T电子反冲(ER)数据,我们研究了限制一般费米温暗物质(WDM)的参数空间,衰变为标准模型(SM)中微子和光子的可能性.作为衰变产物的光子,当在XENON1T腔室内产生时,与氙(Xe)原子的电子相互作用,导致对观察到的ER数据的贡献。我们将这个暗物质(DM)诱导的信号添加到XENON1T协作考虑的标准背景($\rm B_0$)上,并对XENON1T数据进行$χ^2$拟合,以获得DM衰变宽度的最佳拟合值和相关的$95\%$置信水平(C.L.)DM质量谱带($m_χ$)在$2 - 60$ keV范围内变化。此外,我们已经扩展了我们的分析,包括其他两个背景模型在文献中,在每种情况下,相应的限制DM衰变宽度估计DM质量($m_χ$)域$2 - 18$千电子伏。通过比较XENON1T数据拟合得到的约束条件与现有各种天体物理学和宇宙学观测的上限,我们发现,对于背景模型$\rm B_0$,在$95\%$ C. L.对于范围$3.5\,{\rm keV} \lesssim m_χ\lesssim 8.5\,{\rm keV}$之外的DM质量。然而,在其他两种背景模型的情况下,DM参数空间的合理部分在$95\%$ C. L.处更受青睐。所有天体物理数据的所有DM质量范围$2 - 18$ keV。
2021-08-03 astro-ph.HE hep-ph
Interpretation of the XENON1T excess in the model with decaying sterile neutrinos
用三个活跃中微子和三个惰性中微子的唯象模型解释了在1 - 7 keV能区观察到的XENON 1 T过量电子反冲事件。假设两个质量合适的无菌中微子衰变,而第三个无菌中微子是稳定的,就有可能解释观察到的电子反冲事件的能谱。此外,使用这种方法在1 - 7 keV的能量范围内的三个峰进行了预测。暗玻色子只需要在很小的程度上与这个区域中发射的光子混合。这三个轻不育中微子的存在可能对中微子物理、天体物理和宇宙学中的一些现象产生影响。
2021-04-14 hep-ph
Annual modulation of event rate and electron recoil energy in inelastic scattering direct detection experiments
2020年,XENON 1 T实验观测到电子反冲能量$E_R$在$2\,$ - $\,3\,$ keV范围内的事件过多。这种过剩可能来自各种各样的来源,比如太阳轴子或中微子磁矩,也可能来自暗物质从氙原子上的非弹性散射。电子的反冲能则取决于暗粒子的质量差。在本文中,我们表明,事件率和电子反冲能量的年度调制提供了重要的额外信息,可以区分不同的理论解释的信号。为此,我们首先扩展的形式主义的年度调制电子反冲,非弹性暗物质散射和电子反冲能量。然后,我们研究了一个具体的理论模型与两个狄拉克费米子和一个暗光子。我们考虑到所有相关的宇宙学和实验的限制,这个模型,并将其应用到XENON 1 T和XENONnT实验与现实的检测阈值,效率和能量分辨率,拟合模型的主要物理参数,即质量分裂和电子散射截面。从每年调制的信号速率和电子反冲能量的额外信息的歧视性权力,然后证明XENONNT与基于这些主要物理参数的简化模型。与纯时间调制分析相比,这种更敏感的方法也可以作为其他具有不同暗物质候选者、介质和宇宙学的理论模型的模板。对于具有两个狄拉克费米子的$U(1)$模型,考虑到信号率和反冲能的年变化,可以更快更精确地确定自由模型参数。
2022-07-18 hep-ph
Effective field theories for dark matter pairs in the early universe: center-of-mass recoil effects
本文研究了早期宇宙中暗物质对在热介质内的相互作用率,利用非相对论有效场论计算了暗物质费米子-反费米子对在等离子体和质心参考系下的反冲效应,评估了对暗物质能量密度的影响,并指出该结果可应用于夸克偶素和原子钟研究。
2024-06-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Invisible decay of solar neutrinos at dark matter experiments
Gran Sasso Science Institute(格兰萨索科学研究所);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali del Gran Sasso(意大利国家核物理研究所(INFN),格兰萨索国家实验室);Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC‐Universitat de Valéncia(粒子物理研究所(IFIC),CSIC-巴伦西亚大学);Institute of Experimental Physics, University of Hamburg(汉堡大学实验物理研究所)
研究利用暗物质直接探测实验中相干弹性中微子-核散射,对不可见太阳中微子衰变进行约束,通过联合分析核反冲数据约束了$\nu_{2}$寿命,评估未来氙基探测器灵敏度,结果显示核反冲和电子反冲数据可提升探测能力。
2026-07-28 hep-ph
Deriving a parton shower for jet thermalization in QCD plasmas
University of Jyväskylä(于韦斯屈莱大学);Helsinki Institute of Physics(赫尔辛基物理研究所);Universität Bielefeld(比勒费尔德大学);Heidelberg University(海德堡大学)
本文提出一种新的部分子喷注算法,精确复现线性化EKT的动力学,实现喷注热化的首原理描述,包含反冲、空洞、量子统计和粒子合并过程。
2026-03-04 hep-ex hep-ph hep-th
Electronic and nuclear contributions in sub-GeV dark matter scattering: A case study with hydrogen
研究了亚GeV暗物质粒子与氢原子的散射。DM与电子和核子的相互作用都包含在一个基于非相对论有效场论的一般框架中。在相同的暗物质耦合强度条件下,发现DM-电子相互作用在阈区附近的原子到离散激发态的非弹性跃迁和电离连续过程中起主导作用,DM-核子相互作用随着能量的增加而变得更加重要,并在弹性散射中起主导作用.结论应适用于,定性地,实际的探测器物种,使DM散射过程中的电子和核的贡献可以解开,而问题,包括绑定效应和反冲机制在多体系统将需要进一步详细的计算。
2015-08-14 hep-ph
Energy loss and equilibration of jets in a QCD plasma
研究了高温QCD等离子体中介质诱导的喷注碎裂。基于QCD的有效动力学理论,我们研究了介质中喷流簇射的非平衡演化和喷流碎片的化学平衡。通过包括辐射发射以及弹性相互作用,我们的方法从射流能量尺度一直延伸到介质的温度,并包括重要的影响,如介质的反冲。我们目前的结果在介质中的碎裂,包括化学和动力学平衡的软碎片和讨论的影响,我们的结果喷流淬火物理和问题的热化的夸克-胶子等离子体在重离子碰撞。
2020-09-07 hep-ph nucl-th
Atomic limits in the search for galactic dark matter
通过散射离开目标核直接搜索低质量暗物质粒子需要检测能量为~1 keV或更小的反冲原子。由这样的原子产生的电子激发的量相对于相同能量的反冲电子被淬灭。这种淬火的Lindhard模型,如最初制定的那样,在50多年后仍然广泛使用。目前的工作表明,对于非常小的能量,该模型的简化近似必须删除。直接检测实验的灵敏度的影响进行了讨论。
2014-12-09 astro-ph.IM hep-ph
Inelastic from the Other Side: Xenon Excitation Signals in Light of the LZ High-Recoil Event
Nanjing Normal University(南京师范大学);Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Xinjiang University(新疆大学)
本研究针对LZ实验报告的高反冲事件,采用NREFT框架计算非弹性氙速率,模拟其探测器响应,构建背景模型并分析,发现该伴随道需更大曝光量才可观测,扩展了暗物质现象学范围。
2026-09-07 hep-ex hep-ph
Constraints on electron-scattering interpretation of XENON1T excess
最近,XENON 1 T实验已经观察到在$1$ - $7$ keV的反冲能量范围内的电子反冲数据过量。最受欢迎的新物理解释之一是电子与速度为$\sim 0.1$、质量为$\gtrsim 0.1\,\mathrm{MeV}$的助推粒子的散射。如果这样的粒子与电子有强相互作用,它可能会影响宇宙学的标准场景,或者在低阈值直接探测实验中被观察到。我们研究了各种约束,主要集中在那些从大爆炸核合成,超新星冷却,和直接检测实验。我们讨论的影响,这些限制的电子散射解释的XENON 1 T过剩。
2020-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Semi-annihilating $Z_3$ Dark Matter for XENON1T Excess
最近报道的XENON1T实验结果表明,在电子反冲事件中存在一个具有$3.5σ$意义的过剩。解释为新的物理学,需要新的来源来解释电子散射。我们发现,一个暗费米子$ψ$的质量约$ \mathcal{O}\left(10\right)$ MeV的半湮灭的$Z_3$暗物质$X$和随后的衰变的暗规范玻色子$V_μ$可能是负责的过剩。相关的半湮灭过程是$X+X\rightarrow \overline{X}+V_μ(\rightarrow ψ+ \overlineψ)$,其中最终的$ψ$具有盒形能谱。快速运动的$ψ$可以通过与光子动力学混合的额外规范玻色子与电子散射。该模型中信号的形状可以与观察到的过量一致。与质子的额外相互作用使得这个模型在未来的核反冲研究中也是可以检验的。由于引入了不可见粒子的亮度,这种情况需要非标准的宇宙学来容纳额外的辐射分量。
2021-03-02 astro-ph.CO hep-ph
Re-examining the Solar Axion Explanation for the XENON1T Excess
XENON 1 T合作已经观察到在$5~\mathrm{keV}$以下的电子反冲事件超过已知的背景,这可能源于超越标准模型的物理学。太阳轴子是一个动机很好的模型,被提出来解释过剩,尽管它与天体物理观测有矛盾。来自太阳的轴子可以通过轴子-电子耦合被氙原子中的电子吸收。同时,它们也可以通过轴子-光子耦合的逆Primakoff过程与原子散射,从而发射光子并模拟电子反冲信号。我们发现后一个过程不能忽视。在探测中包括通过逆Primakoff产生的$\rm{keV}$光子之后,与天体物理约束的紧张关系可以显著降低。我们还探讨了涉及额外的新物理的方案,以进一步缓解与天体物理界的紧张局势。
2020-12-24 hep-ex hep-ph
Plasmon production from dark matter scattering
我们提出了第一次计算的等离子体激元生产率在半导体从原子核反冲对暗物质。这个过程类似于横向光子模式的韧致辐射,但是发射的是纵向等离子体激元模式。对于10 MeV - 1 GeV质量范围内的暗物质,我们发现等离激元韧致辐射率比弹性散射的韧致辐射率小4-5个数量级,但比横向韧致辐射率大4-5个数量级。由于等离子体激元可以衰减成电子激发,并具有由等离子体频率$ω_p$给出的特征能量,其中Si晶体中的$ω_p \approx 16$ eV,等离子体激元产生提供了独特的签名和新方法来检测来自亚GeV暗物质的核反冲。
2020-06-21 astro-ph.CO hep-ex 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
Refining the sensitivity of new physics searches with ancient minerals
本文利用TRIM模拟改进古矿物探测中径迹长度建模,修正了以往对弱相互作用粒子径迹数的高估,并给出WIMP及CEνNS相互作用的预期灵敏度。
2025-04-11 astro-ph.CO hep-ph physics.ins-det