A combined analysis of PandaX, LUX, and XENON1T experiments within the framework of dark matter effective theory
在暗物质直接探测实验中，大质量弱相互作用粒子是一种被广泛研究的暗物质候选者。理论上，有大量的紫外完备模型，它们由弱相互作用的大质量粒子暗物质组成。模型的多样性使得与直接检测数据的比较变得复杂并且通常是不平凡的。为了克服这一点，在非相对论极限下，有效理论在文献中得到发展，该理论很好地降低了暗物质-核子相互作用的复杂性，并更好地研究了核响应函数。在自旋为1/2的暗物质的有效理论框架中，我们结合了三个独立的似然函数，从最新的PandaX，LUX，和XENON 1 T数据，并给出一个联合限制每个有效的耦合。天体物理学的不确定性的暗物质分布也包括在可能性。我们进一步讨论了相互作用的同位旋破坏情况。最后，对于电弱标度以上的五维和六维有效理论，我们给出了新物理质量标度的更新极限。
2017-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Spin-Dependent Weakly-Interacting-Massive-Particle--Nucleon Cross Section Limits from First Data of PandaX-II Experiment
PandaX-II实验的自旋相关的WIMP核子相互作用的新的约束条件，使用的数据集对应于3.3 $\times10^4$千克-天的总曝光。假设一个标准的轴向矢量自旋相关的WIMP与$^{129}$和$^{131}$的核相互作用，在所有的暗物质直接探测实验中设置的最严格的上限的WIMP与质量超过10 GeV/c $^{2}$的WIMP中子截面。当WIMP质量为40 GeV/c $^{2}$时，在90%的置信水平下，得到了$4.1\times 10^{-41}$ cm $^2$的最小上限。这表示在该质量和更高质量下，最佳可用极限的改进超过两倍。这些改进的横截面限制提供了更严格的约束有效的WIMP质子和WIMP中子耦合。
2017-02-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sub-GeV Dark Matter Under Pressure from Direct Detection
本文利用PandaX-4T仅电离S2搜索数据推导出亚GeV暗物质新界限，可与DAMIC-M结果竞争，并为20-200 MeV标量及非对称热暗物质模型提供最佳约束。
2025-07-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Effective Field Theory of Majorana Dark Matter
我们从最小有效场论的观点重新审视热马约拉纳暗物质。在此框架下，推导了暗物质湮灭为标准模型粒子的解析结果。暗物质的参数空间受到最新的LUX，PandaX-II和氙-1T的限制，在一个模型无关的方式。应用到单重态，二重态和MSSM。
2019-01-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Updated Collider and Direct Detection Constraints on Dark Matter Models for the Galactic Center Gamma-Ray Excess
利用一套详尽的简化模型，我们重新审视暗物质的情况下，可能能够产生所观察到的银河系中心的伽马射线过剩，更新约束的LUX和PandaX-II实验，以及从大型强子对撞机和其他对撞机。我们确定了各种各样的伪标量介导的模型，保持一致的所有约束。相反，通过自旋为1的介质湮灭的暗物质候选者被直接检测约束排除，除非介质的质量接近湮灭共振，或者介质与暗物质有纯矢量耦合，与标准模型费米子有纯轴向耦合。所有暗物质通过$t$通道过程湮灭的情况现在都被LUX/PandaX-II和LHC的限制排除了。
2017-04-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Monoenergetic Neutrinos From Dark Matter Annihilation: Issues of Exposure
我们考虑搜索太阳中的暗物质湮灭，产生单能中微子，直接或通过停止π介子和K介子衰变。我们发现，这种策略是非常成功的增加信号与背景的比例，但目前的实验可能是信号有限的。我们讨论的曝光需要充分利用这种搜索策略。
2015-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Updated Constraints on the Dark Matter Interpretation of CDMS-II-Si Data
我们提出了一个更新的晕依赖和晕独立的分析可行的轻WIMP暗物质候选人，可以解释CDMS-II-Si中观察到的过量。我们包括最近的约束LUX，PandaX-II，和PICO-60，以及预计的灵敏度XENON 1 T，SuperCDMS SNOLAB，LZ，DARWIN，DarkSide-20 k，和PICO-250，候选人与自旋无关的同位旋守恒和同位旋违反相互作用，无论是弹性或放热散射。我们发现，存在暗物质的候选人，可以解释CDMS-II-Si的数据，并保持非常边缘与所有当前实验的零结果一致，但这样的模型是高度调整，使暗物质的CDMS-II-Si的解释是非常不可能的。我们发现，这些模型只能在未来通过与LZ或PICO-250相当的实验来排除。
2017-05-03 astro-ph.CO hep-ph
Energy-dependent Boosted Dark Matter from Diffuse Supernova Neutrino Background
利用超新星弥散中微子增能暗物质，考虑能量依赖散射截面，基于XENONnT等实验数据设定新限制，显著修正恒定截面下的约束。
2024-03-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Directly detecting Isospin-Violating Dark Matter
我们认为，多个暗物质直接检测实验的前景，以确定是否相互作用的暗物质候选人是违反同位旋。我们专注于理论上动机良好的例子违反同位旋暗物质（IVDM），包括模型中，暗物质与核的相互作用是由暗光子，Z，或夸克介导的。我们确定，最好的前景区分IVDM的同位旋不变的情况下出现的暗光子或Z介导的相互作用，理想的实验方案将包括大曝光氙和氙为基础的探测器。如果这样的模型只是逃避当前的直接检测极限，那么人们可以将这样的模型与具有两个100吨-年曝光量的检测器的标准同位旋不变情况区分开来。
2018-03-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Radiation Exposure from the Dark
本研究探讨更重且相互作用更强的暗物质可能使人类暴露于显著辐射剂量，并利用未观测结果约束此类暗物质参数空间，提出非弹性散射候选体可使千分之一人口受影响。
2025-05-23 astro-ph.CO hep-ph physics.space-ph
Light mediators in dark matter direct detections
在扩展的有效算符框架下，我们详细研究了光介质对暗物质（DM）-核散射事件谱的影响。光介质的存在改变了目前实验数据的解释，特别是DM粒子质量的测定。我们通过分析和数值计算表明，对于所有与自旋无关的散射相关的算子，当介质粒子变轻时，数据所允许的DM粒子质量显着增加。对于CDMS-II-Si的数据，允许的DM粒子质量可以达到$\sim 50$ GeV，取决于操作员的类型，并且当介体质量低于$\mathcal{O}(10)$ MeV时，DM粒子质量的增加饱和。来自其他实验如SuperCDMS、CDMSlite、CDEX、XENON 10/100、LUX、PandaX等的上限都倾向于向高DM质量区域变弱。在一个综合分析中，我们表明，光介质的存在下，可以部分地放松目前的CDMS-II-Si，SuperCDMS和LUX的结果的紧张局势。
2015-02-23 astro-ph.CO hep-ph
When direct detection constrains reheating temperature: freeze-in with stronger couplings and inflaton-seeded freeze-in
Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文分析DAMIC-M和PandaX实验对更强耦合或非热源（如暴胀子衰变）的冻结产生模型中再加热温度的约束，并找到在避免电子散射截面实验限制下正确重现暗物质遗迹密度的可行方案。
2026-06-11 astro-ph.CO hep-ph
NMSSM neutralino dark matter for CDF II $W$-boson mass and muon $g-2$ and the promising prospect of direct detection
费米实验室的两个实验，E989和CDF II，已经报道了μ子$g-2$和$W$ -玻色子质量的两个异常，这可能表明在低能尺度上的新物理。在这里，我们研究的可能性，一个共同的起源，这两个异常的次最小超对称标准模型。考虑到各种实验和天体物理的限制，如希格斯质量，对撞机数据，味物理，暗物质遗迹密度，和直接检测实验，我们发现，较轻的电弱子和slepton可以产生足够的贡献μ子$g-2$和$m_W$。此外，相应的类双星中性伴子暗物质质量在$\sim 180-280$ GeV范围内。有趣的是，正在进行的直接检测实验，如PandaX-4 T，XENONNT，LUX-ZEPLIN和DARWIN，很快就可以完全探测到受欢迎的DM质量区。
2023-02-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bi-gravity Portal Dark Matter
本研究提出通过无鬼双引力门介导暗物质与标准模型相互作用的模型，其有质量自旋2媒介粒子可解决核尖问题，仍有参数空间可由XENONnT等实验检验，且预测了约10^6 GeV的再加热温度。
2023-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simplified TeV leptophilic dark matter in light of DAMPE data
利用一个简化的框架，我们试图解释最近的DAMPE宇宙$e^+ + e^-$通量过剩的轻子狄拉克费米子暗物质（LDM）。讨论了连接LDM和标准模型粒子的标量（$Φ_0$）和矢量（$Φ_1$）介体场。在DM遗迹密度、γ射线、宇宙射线和宇宙微波背景辐射（CMB）的约束下，我们发现，当DM质量约为1.5 TeV时，耦合$P \otimes S$、$P \otimes P$、$V \otimes A$和$V \otimes V$可以产生合适的$e^+ + e^-$通量，并具有自然的热湮灭截面$<σv> \sim 3 \times 10^{-26} cm^3/s$.其中，$V \otimes V$耦合受到PandaX-II数据的严格约束（尽管LDM-核散射出现在单圈水平），并且幸存的样品出现在共振区域$m_{Φ_1} \simeq 2m_χ$。我们还研究了相关的对撞机特征，如双轻子产生$pp \to Φ_1 \to \ell^+\ell^-$和μ子$g-2$异常。最后，我们提出了一个可能的$U(1)_X$实现这种轻子暗物质。
2018-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Is natural higgsino-only dark matter excluded?
超对称（SUSY）粒子物理模型对电弱自然性的要求，要求轻希格斯介子不能太远离m（weak）~ m（W，Z，h）~100 GeV的弱标度。另一方面，大型强子对撞机希格斯质量测量和sparticle质量限制指向超对称性打破规模在多TeV政权。在这样的条件下，最轻的超对称粒子预计将主要是一个类希格斯诺的中性伴子，具有不可忽略的高志子成分（自然性要求）。然后发现在自然超对称模型中计算的热WIMP丰度通常比其测量值低5-20倍。为了获得与观测的一致性，要么必须存在额外的DM粒子（轴子是一个很好的动机可能性），要么必须增加额外的非热机制来增加中性伴子的丰度。我们比较了目前的直接和间接的WIMP探测极限的三个自然超对称模型的基础上重力，异常和mixing调解。我们表明，自然希格斯只暗物质的情况下，非热生产机制增加其遗迹密度，基本上被排除在PandaX-II，LUX和氙-1t实验的直接检测约束的组合，并从费米-LAT/MAGIC观测矮球状星系的伽马射线的界限。
2018-04-10 astro-ph.CO hep-ph
The neutrino floor at ultra-low threshold
通过降低它们的能量阈值，直接搜索暗物质可以达到中微子底，实验技术正在发展中。用$\sim 10$ eV的核反冲能阈值和50 kg·yr的辐照量可以探测到~ 7 Be通量。pep通量可以用$\sim 3$吨-年暴露量来检测，并且CNO通量的第一次检测可以用类似的暴露量来检测。pp通量可在$\sim$ eV阈值和仅$\sim$ kg-年暴露量下检测到。这可能是第一次对低能太阳中微子通量进行纯中性电流测量。测量这种通量对于寻找低质量暗物质和了解太阳内部是很重要的。
2016-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Results from the Final Exposure of the CDMS II Experiment
我们报告的结果，从一个盲分析的最终数据与低温暗物质搜索实验（CDMS II）在苏丹地下实验室，明尼苏达州，美国。本工作分析了612 kg-天的总原始暴露量。我们在信号区域观察到两个事件;根据我们的背景估计，观察到两个或更多背景事件的概率为23%。在90%的置信水平下，这些数据为质量为70 GeV/c^2的弱相互作用大质量粒子（WIMP）-核子弹性散射自旋无关截面设定了7.0 × 10 ^{-44} cm ^2的上限。将这个结果与CDMS II之前的所有数据结合起来，得出质量为70 GeV/c^2的WIMP与核子自旋无关截面的上限为3.8 × 10 ^{-44} cm ^2。我们还排除了新的参数空间，最近提出的非弹性暗物质模型。
2009-12-18 astro-ph.CO hep-ex
Status of the scalar singlet dark matter model
暗物质最简单可行的模型之一是一个额外的中性标量，由$\mathbb{Z}_2$对称性稳定。使用GAMBIT软件包，并结合从四个独立的采样结果，我们提出了贝叶斯和频率全局拟合这个模型。我们改变了单重态质量和耦合以及13个讨厌的参数，包括直接检测相关的核不确定性，当地的暗物质密度，和选定的夸克质量和耦合。我们包括由普朗克测量的暗物质遗迹密度，LUX，PandaX，SuperCDMS和XENON100的直接搜索，从大型强子对撞机对不可见的希格斯衰变的限制，从太阳中的暗物质湮灭与IceCube搜索高能中微子，并从矮星系中的湮灭与费米LAT搜索伽马射线。可行的解决方案仍然在耦合的顺序统一，为单重质量之间的希格斯质量和约300 GeV，并在质量以上$\sim$ 1 TeV。只有在后一种情况下，标量单线态才能构成所有的暗物质。频率论分析表明，低质量共振区（这里的单线态质量大约是希格斯粒子质量的一半）也可以解释所有的暗物质，并且仍然存在。然而，贝叶斯的考虑表明，该区域是相当微调。
2018-10-19 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Search Results from the Complete Exposure of the PICO-60 C$_3$F$_8$ Bubble Chamber
最后的结果报告的PICO-60 C $_3$ F $_8$暗物质探测器，一个泡室充满了52公斤的C $_3$ F $_8$位于SNOLAB地下实验室的操作。该室在低至1.2 keV的热力学阈值下操作，而不损失稳定性。在2.45 keV阈值下获得了新的盲态1404 kg-天暴露量，预期总背景速率与之前在3.3 keV下的1167 kg-天暴露量大致相同。这种增加的曝光部分是通过新的光学跟踪分析来实现的，以更好地识别探测器壁附近的事件，从而允许更大的基准体积。这些结果设置了最严格的直接检测约束的日期在2.5 $\times$ 10 $^{-41}$ cm $^2$的25 GeV的WIMP质子自旋相关的横截面，并改善了以前的PICO结果为3-5 GeV的WIMP的数量级。
2019-02-11 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Backgrounds in the DEAP-3600 Dark Matter Experiment
位于SNOLAB的DEAP-3600实验正在用单相液态氩（LAr）靶寻找暗物质。对于3000 kg $\cdot$/年的无本底曝光，在100 GeV/c $^2$ WIMP质量下，对自旋无关WIMP-核子截面的投影灵敏度为10 $^{-46}$ cm $^{2}$。暗物质相互作用的实验特征是keV级的氩反冲产生128 nm的LAr闪烁光子，这些光子被波长移动并被255个PMT观察到。为了达到大的无背景曝光，使用仔细的材料选择、被动屏蔽、主动否决、基准化和脉冲形状鉴别（PSD）的组合。DEAP-3600中背景抑制的主要概念是强大的PSD，利用LAr闪烁光的快和慢分量之间的巨大差异。DEAP-3600的设计背景水平为在3000 kg $\cdot$/年暴露中小于0.6起事件。该实验于2016年11月完成，目前正在获取暗物质搜索数据。
2018-05-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Dark matter sensitivity of multi-ton liquid xenon detectors
我们研究了使用液体氙靶的多吨级时间投影室的灵敏度，例如，建议DARWIN仪器，自旋无关和自旋相关的WIMP-核子散射相互作用。考虑到现实的背景，从探测器本身以及从中微子，我们研究的曝光，能量阈值，背景抑制效率和能量分辨率的暗物质灵敏度的影响。随着曝光量为200 t x y，并假设探测器参数，这已经被实验证明，自旋无关的横截面低至$2.5 \times 10^{-49}$ cm $^2$可以探测到的WIMP质量约40 GeV/ $c^2$。在背景抑制和曝光方面的进一步改进将进一步提高灵敏度，而最终的WIMP科学范围将受到氙核相干散射中微子的限制。
2015-09-03 astro-ph.CO physics.ins-det
