Compatibility of the new DAMA/NaI data on an annual modulation effect in WIMP direct search with a relic neutralino in supergravity schemes
最近的DAMA/NaI实验的直接检测点的WIMP的检测率可能每年调制效果的结果。我们表明，这些结果，当解释的遗迹中性伴子，是兼容的超引力模型。连同通用的SUGRA计划，我们还考虑SUGRA模型中的统一条件，在大统一尺度的希格斯质量参数放宽。
1998-08-28 astro-ph hep-ph
Neutralino properties in the light of a further indication of an annual modulation effect in WIMP direct search
我们表明，进一步的迹象可能的年度调制效应，挑选出的DAMA/NaI实验的WIMP直接检测，是广泛兼容的解释方面的遗迹中性伴子的主要组成部分，在宇宙中的暗物质。我们讨论了这种中性伴子在标准模型的最小超对称扩展（MSSM）中的超对称特征及其对加速器搜索的影响。
1998-08-28 astro-ph hep-ph
The WIMP annual modulation signal and non-standard halo models
目前，探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的最佳前景是通过直接探测信号的年度调制，这是由于地球绕太阳旋转而发生的。我们调查的不确定性，我们的知识的星系晕的WIMP年度调制信号的结构的影响。我们比较了三个非标准的晕模型的信号：埃文斯的幂律晕，米奇模型与不对称的速度分布和麦克斯韦晕与批量旋转。然后，我们比较这些模型的理论预测与DAMA实验发现的实验信号，并探讨如何确定的WIMP质量和相互作用截面取决于晕模型假设。我们发现，WIMP质量的置信限显着扩展到更大的群众，与允许区域的形状在质量截面平面取决于模型。
2000-12-11 astro-ph hep-ph
Further investigation of a relic neutralino as a possible origin of an annual-modulation effect in WIMP direct search
我们分析的年度调制效应，测量DAMA合作与新的实施，进一步两年运行，在可能的解释的背景下，在遗迹中性子。我们强加在一组超对称配置，选择的年度调制数据，来自WIMP间接测量的约束，并讨论了随后的遗迹中性伴的功能。我们批判性地讨论了直接和间接的WIMP搜索事件率分析中的主要理论不确定性的来源。
2000-01-29 astro-ph hep-ph
Effect of the galactic halo modeling on the DAMA/NaI annual modulation result: an extended analysis of the data for WIMPs with a purely spin-independent coupling
DAMA/NaI合作观察到了4西格玛CL在不同的模型依赖性假设下，研究了NaI（Tl）装置（总暴露量为57986 kg/天）计数率中的年度调制特征及其影响。在本文中，我们扩展了以前的分析之一，一个WIMP的情况下，一个纯粹的自旋无关的耦合，详细讨论的影响结果的不确定性的暗物质星系速度分布。我们研究了一个系统的方式可能偏离等温球模型，这是通常采用的参数化来描述晕。我们特别考虑修改所产生的各种物质密度分布，由于各向异性的速度色散张量和旋转的星系晕的影响。WIMP年度调制的假设，已经赞成在以前的分析中使用的等温球，确认在所有的调查方案，和不同的晕模型的影响上的确定允许的最大似然区域的WIMP质量和WIMP-核子截面的推导和讨论。
2002-06-17 astro-ph hep-ex hep-ph
Annual Modulation Signature for the Direct Detection of Milky Way Wimps and Supergravity Models
本文在超引力统一模型的框架内，对直接探测遗留中性伴子的年调制信号进行了分析。结果表明，无论是最小的和非最小的SUGRA模型可以产生中性中子质子横截面的水平兼容的信号中报道的DAMA实验在格兰萨索国家实验室。讨论了质子稳定性对最小和非最小SUGRA模型DAMA数据分析的影响。
1999-02-03 astro-ph hep-ph
Note on a 'hint' for an annual modulation signature of a 60 GeV WIMP
在最近的TAUP 97会议上，DAMA/NaI小组对Gran Sasso实验室运行的NaI（Tl）100 kg地下探测器的数据进行了分析，发言者得出结论，质量为60 GeV的WIMP的质子截面为10-5 pb（自旋无关耦合）（另见ROM 2F/97/33）。即使没有提出任何明确的信号，这样的声明也足够强烈，值得批判地审视。本说明提出了一些论点，指出在很大程度上高估了统计意义的效果，在能量分布和几个实验效果，可以很容易地模仿观察到的过剩的不一致。结论是，在任何情况下，所给出的结果可以被认为是一个暗示的WIMP年调制。
1997-10-16 astro-ph hep-ph
Search for An Annual Modulation in Three Years of CoGeNT Dark Matter Detector Data
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是公认的暗物质候选者。WIMP与敏感探测器的相互作用预计将显示出特有的年度调制率。我们发布了一个数据集，该数据集来自一个低背景锗探测器，旨在寻找这种特征。先前报道的调制持续存在，集中在一个区域的能量谱填充的指数过剩的未知来源。它的相位和周期符合现象学的预期，但它的振幅比标准WIMP星系晕的预测大$\sim$ 4-7倍。我们认为一个非麦克斯韦局部晕速度分布的可能性作为一个合理的解释，能够帮助调和最近报道的WIMP搜索异常。
2014-01-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
SUPERSYMMETRIC DARK MATTER: MSSM and SUGRA schemes in the light of a possible annual modulation effect in WIMP direct search
最近，DAMA/NaI协作组报告了WIMP直接探测中可能存在调制效应的进一步迹象。在本说明中，我们讨论了超对称理论的中性伴子是暗物质的候选人，这一结果的相关性。我们特别考虑了最小超对称扩展的标准模型（MSSM）和超引力启发计划，在统一条件在大统一尺度在希格斯部门的可能偏差。我们的分析的主要结果表明，年度调制数据是广泛兼容的解释，在遗迹中性伴子作为宇宙中的暗物质的主要组成部分。我们还讨论了搜索的超对称性在加速器和中性伴暗物质的间接搜索的影响。
1998-12-01 astro-ph hep-ph
Searching for the Annual Modulation of Dark Matter signal with the GENIUS-TF experiment
在地下探测器中观测到的反冲谱的年度调制是众所周知的可能的WIMP信号的主要特征。正在格兰萨索国家实验室建造的GENIUS-TF实验可以使用40公斤的裸锗探测器在液氮中搜索暗物质信号的年度调制。从一组数据模拟下的调制假设和使用不同的方法，我们显示的潜力GENIUS-TF提取调制信号和预期的WIMP质量和WIMP截面。
2003-06-26 hep-ph
Effect of realistic astrophysical inputs on the phase and shape of the WIMP annual modulation signal
地球绕太阳的轨道对WIMP的直接探测率产生年度调制。如果局部WIMP速度分布是各向同性的，则调制大致是正弦的，在六月达到最大值，然而如果速度分布是各向异性的，则信号的相位和形状可以改变。出于相互矛盾的索赔的不确定性在当地的速度分布上的DAMA年度调制信号的解释（和调制的形式可以用来探测银河系晕的结构的可能性）的影响，我们研究了依赖于各种天体物理输入的年度调制。我们首先检查近似用于地球的运动有关的太阳和太阳的速度相对于银河系静止框架。我们发现，过于简单的假设导致误差高达10天的相位和高达百分之几十的信号的形状，即使速度分布是各向同性的。至关重要的是，如果忽略垂直于太阳运动的地球速度分量，那么各向异性速度分布发生的相位变化就会被忽略。然后，我们研究如何每年调制信号变化的物理和观测动机良好的速度分布。我们发现，信号的相位变化长达20天，平均值和幅度变化高达百分之几十。
2004-02-11 astro-ph hep-ph
Velocity distributions and annual-modulation signatures of weakly-interacting massive particles
DAMA合作的NaI探测器的事件率的年度调制被用来推断星系晕中粒子暗物质的存在。导出了WIMP质量和WIMP-核子截面的界。这些分析假设当地的暗物质速度分布是各向同性或有一些整体旋转。在这里，我们考虑可能的结构的影响，在WIMP速度分布上的年度调制振幅。我们表明，如果我们允许一个局部各向异性的速度色散张量，直接检测实验的解释可能会显着改变。我们还表明，在径向密度分布的不确定性所产生的速度分布的不确定性是不太重要的，如果速度色散被假定为各向同性的。
2000-06-16 astro-ph hep-ph
Temporal distortion of annual modulation at low recoil energies
我们表明，预期在WIMP直接检测实验中的信号的年度调制的主要特征，即它的正弦曲线随时间的依赖性，其最大值和最小值的发生在一年中，（在某些情况下）甚至一年的时间内，可能会受到放松等温球假设的WIMP速度相空间的描述。最相关的影响是各向异性星系晕在低反冲能量下的时间行为的扭曲。虽然其中一些效应在反冲能量低于当前探测器阈值时是相关的，但其他一些效应已经可以测量，尽管需要在WIMP质量和实验参数之间进行一定程度的调整。这些效应的观测或未观测都可以为我们的星系晕的相空间分布提供线索。
2003-01-17 astro-ph hep-ex hep-ph
Zooming in on light relic neutralinos by direct detection and measurements of galactic antimatter
DAMA协作最近分析了其广泛的WIMP直接搜索（DAMA/NaI）的数据，该数据通过考虑离子穿过具有晶体结构的检测器时发生的通道效应，检测到年度调制。在可能的影响中，该合作考虑了相干WIMP-核相互作用的情况，然后使用沟道效应的特定模型推导出WIMP-核子截面平面中的年度调制区与WIMP质量的关系。在本文中，我们首先表明，轻中性伴子适合的年度调制区时，沟道也被考虑在内。为了讨论与银河系反物质中的间接信号的联系，在我们的分析中，我们选取了一个特定的银河系模型，核心等温球。在这个方案中，我们确定的超对称模型的年度调制区选择的集合，然后证明这些集合是兼容的银河系反质子的现有数据。我们评论的影响时，其他星系的分布函数。最后，我们表明，未来的银河系反质子和反氘核的测量将能够进一步阐明轻中性子的人口挑选出的年度调制数据。
2007-11-13 astro-ph hep-ex hep-ph
Simulations of the 3-Dimensional Velocity Distribution of Halo Weakly Interacting Massive Particles for Directional Dark Matter Detection Experiments
作为利用定向暗物质（DM）探测实验提供的三维信息开发数据分析程序的准备，本文研究了晕弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的蒙特卡罗三维速度角分布模式，并应用贝叶斯拟合技术重建了三维WIMPs速度的径向分布。除了WIMP角速度分布的日调制，即文献中提出的DM信号的所谓“方向性”之外，我们还将展示3-D WIMP速度的角和径向分布的可能的“年度”调制。我们的径向WIMP速度分布（的年度调制）的贝叶斯重建结果也将详细讨论。附录中给出了几个地下实验室的“实验室（位置）相关”参考系中三维WIMP速度的角分布图，供读者参考。
2020-03-11 astro-ph.HE hep-ph
Diurnal and Annual Modulation of Cold Dark Matter Signals
计算了太阳附近暗物质冷流对地球上轴子和WIMP暗物质探测器信号的日调制和年调制。太阳和地球的引力，以及地球的轨道和旋转运动的影响都包括在内。地球上的冷流在暗物质轴子的空腔探测器中产生微波光子谱的峰值，在WIMP探测器中产生核反冲能谱的平台。公式给出的位置和高度，这些高峰和高原作为一个函数的时间在一天和一年的过程中，包括所有的校正下降到0.1%的精度水平。结果可以应用到任意的暗物质的速度分布$f(\vec{v})$通过整合的单流结果的速度。我们将它们应用到由焦散环模型的星系晕预测的一组流。焦散环模型预测地球上的暗物质通量在$\pm$的12月最大。尽管如此，由于能量阈值的作用，该模型是一致的DAMA合作发表的年度调制结果提供的WIMP质量大于约100 GeV。
2004-05-12 astro-ph hep-ex hep-ph
Theoretical Interpretation of Experimental Data from Direct Dark Matter Detection
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质的主要候选者之一。目前，最有前途的方法来检测WIMP是直接检测的反冲能量沉积在低本底的探测器由于弹性WIMP核散射。到目前为止，通常的程序是预测事件率的直接检测的WIMP的基础上的一些模型的星系晕宇宙学和WIMP的基本粒子物理。这项工作的目的是扭转这一进程。在这篇论文中，我提出的方法，允许重建（的时刻）的WIMP速度分布函数，以及从反冲能谱以及直接从实验数据来确定WIMP质量。速度分布函数的重建已被进一步扩展到考虑事件率的年度调制。此外，还讨论了速度分布年调制幅度的重建问题和确定事件率年调制的另一种更好的方法。另一方面，通过结合两个（或多个）实验与不同的探测器材料的WIMP质量的测定已被开发。文中给出的公式和表达式不仅与星系晕模型无关，而且与WIMP模型无关。这意味着我们既不需要地球附近未知的WIMP密度，也不需要WIMP-核截面。我们需要的唯一信息是测量的反冲能和它们的测量时间。
2007-10-19 astro-ph hep-ph
On Diurnal and Annual Variations of Directional Detection Rates of Dark Matter
对弱相互作用大质量粒子（WIMP）作为暗物质的方向敏感直接探测将提供暗物质（DM）的明确的非引力特征。由于地球自转引起的DM信号的日变化是银河系WIMP的重要特征。由于地球自转轴相对于WIMP风向的特定方向，在探测器上观测到的WIMP风的视向可以在一天内发生很大的变化。在这项工作中，我们计算了定向探测率与他们的日常和每年的调制在地球上的暗物质实验考虑的几何和动力学的地球太阳系统的详细特征，以及太阳在银河系的运动。本文还考虑了一种不同于通常的暗物质晕标准晕模型的晕模型，即暗盘模型，并对两种模型的结果进行了比较。我们证明了两种类型的气体探测器，即DRIFT（目标材料CS2）和NEWAGE（目标材料CF4），使用时间投影室技术测量反冲核的方向性的结果。计算了特定探测器的WIMP质量和反冲能对事件率日变化的依赖关系，并探讨了所考虑的探测器的质量和反冲能的敏感范围。
2012-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Sensitivity plots for WIMP modulation searches
从统计学的角度讨论了利用年调制特征进行WIMP搜索的前景，介绍了WIMP-核子标量截面的灵敏度图。
1999-12-28 astro-ph hep-ph
A potential WIMP signature for the caustic ring halo model
弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接探测事件率的计算通常依赖于相当简单的，本质上是静态的，分析晕模型。这在很大程度上是因为数值模拟的分辨率还不够大，无法对WIMP密度和速度分布进行完整的数值计算。本文研究了焦散环晕模型的直接探测率，特别是它的能量依赖性和年调制。在这个模型中，它使用简单的假设来模拟暗物质落入晕上，在地球位置的冷暗物质粒子的分布在速度空间中有一系列的峰值。我们发现，事件率的年度调制的符号作为反冲能量的函数而变化。这些效应提供了一个潜在的独特的实验信号。
2001-03-09 astro-ph hep-ph
GeV WIMPs scattering off of OH impurities cannot explain the DAMA signal
在DAMA晶体中存在OH杂质的情况下，GeV尺度的WIMP弹性散射离开氢核，其自旋独立截面为$\sim 10^{-33}\ {\rm cm}^2$，这可能解释DAMA实验观察到的年度调制，同时与其他直接暗物质搜索一致，因为散射将发生在低于其他探测器能量阈值的能量下。在这项工作中，我们研究了这种可能性，并表明，独立的DAMA晶体中的OH杂质的水平，由于几个原因，这种情况下不提供一个可行的解释DAMA信号。
2014-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Reevaluation of spin-dependent WIMP-proton interactions as an explanation of the DAMA data
我们重新审视的DAMA实验所观察到的年度调制信号的解释，由于WIMP与自旋相关的耦合主要是质子。我们考虑轴矢量和赝标量耦合，以及弹性以及吸热和放热的非弹性散射。我们的结论是，DAMA信号是在强大的张力与其他直接检测实验，特别是PICASSO和KIMS的零结果。
2015-07-10 hep-ph
Spin-Dependent WIMPs in DAMA?
我们调查是否在DAMA实验中观察到的年度调制可以是由于一个弱相互作用的大质量粒子（WIMP）与轴向矢量（自旋依赖; SD）耦合到核。我们评估的SD WIMP质子截面的假设下，这种散射占DAMA调制，我们做同样的SD WIMP中子截面。我们表明，SD WIMP质子散射被排除在一个模型无关的方式从WIMP湮灭在太阳中的高能中微子的零搜索，并排除SD WIMP中子散射的WIMP质量> 20 GeV的DAMA探测器的零结果。质量小于20 GeV的SD WIMP仍然是相容的，但前提是SD WIMP与中子的相互作用比WIMP与质子的相互作用大4个数量级。
2000-10-04 astro-ph hep-ph
Search for Light Weakly-Interacting-Massive-Particle Dark Matter by Annual Modulation Analysis with a Point-Contact Germanium Detector at the China Jinping Underground Laboratory
本文介绍了中国锦屏地下实验室CDEX-1B实验中质量为1 kg的$p$型点接触锗探测器的光弱相互作用大质量粒子（WIMP）搜索结果和年调制（AM）分析结果。在4.2年的跨度内，对总生存时间为3.2年的数据集进行了分析，分析阈值为250 eVee。在90\%置信水平（C.L.）下，作为WIMP质量（$m_χ$）函数的WIMP核（$χ$ - $N$）自旋无关截面的极限都是用暗物质晕模型推导出来的。在标准晕轮模型的范围内，90% C. L.在$>$ 99.99\%和98\% C.L.处排除了基于DAMA/LIBRA和CoGeNT AM的分析所暗示的允许区域，分别这些结果对应于迄今为止WIMP AM测量中$m_χ$ $<$ 6 $~{\rm GeV}/c^2$的最佳灵敏度。
2019-11-26 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Extending the DAMA annual-modulation region by inclusion of the uncertainties in the astrophysical velocities
原来的年度调制区域，挑选出的DAMA/NaI实验直接检测的WIMP，考虑到在银河系天体物理速度的不确定性扩展。也被认为是由于一个可能的整体旋转的暗物质晕的效果。我们发现，在1-sigma C. L下，WIMP的质量范围为30 GeV < m_x < 130 GeV.当考虑到暗物质晕的可能的体旋转时，在上限中进一步扩展。我们表明，当在标准模型的最小超对称扩展框架中解释时，DAMA结果与作为冷暗物质主要成分的残余中性伴子是一致的（平均而言，在我们的宇宙和我们的星系晕中）。最后讨论了在当代加速器上发现相关超对称组态的可能性。
1999-03-26 astro-ph hep-ph
Simulations of the Angular Recoil-Energy Distribution of WIMP-Scattered Target Nuclei for Directional Dark Matter Detection Experiments
本文作为第三步研究的第二部分，研究了在不同天体坐标系下观测到的WIMP散射靶核的反冲方向（通量）和反冲能量的角分布，为将来利用定向直接暗物质探测实验提供的三维信息开发数据分析程序提供了依据。将演示角反冲方向/能量分布的“各向异性”和“方向性”（“年度”调制）。我们还将讨论它们对靶核和入射晕WIMP质量的依赖性。为方便读者参考，本文中介绍的所有模拟图（以及更多）都可以在我们的在线（交互式）演示网页（http：//www.tir.tw/phys/hep/dm/amidas-2d/）上找到“动画”。
2021-03-11 astro-ph.HE 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
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
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
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
Mass and Scalar Cross-sections for Neutralino Dark Matter in Anomaly Mediated Supersymmetry Breaking Model
在最小反常介导超对称（mAMSB）模型框架下，我们认为中性伴子是最轻的超对称粒子。研究了中性伴子质量随超对称参数的变化。考虑到这些中性伴子是弱相互作用大质量粒子（WIMP）或冷暗物质（CDM）的候选者，我们计算了中性伴子核子标量截面，并与DAMA-NaI中性伴子直接探测搜索结果进行了比较.从这项研究中，我们观察到，mAMSB模型的结果不能解释在DAMA-NaI实验的年度调制签名获得的WIMP质量和WIMP核子标量截面空间的允许区域。
2002-09-24 hep-ph
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
A New WIMP Population in the Solar System and New Signals for Dark-Matter Detectors
我们详细描述了如何扰动，由于行星可以导致一个子人口的WIMP捕获的散射在太阳的表面层演变的轨道，不再与太阳相交。我们认为，这样的WIMP，如果他们的轨道有一个半长轴小于1/2的木星的，可以坚持在太阳系的宇宙学时间尺度。这导致了一个新的，以前没有预料到的WIMP人口与地球轨道相交。WIMP-核子截面需要这个人口是显着的，正是那些在超对称暗物质预测的范围内，躺在附近的直接地下暗物质搜索使用croogenic探测器获得目前的限制。因此，如果在下一代探测器中观察到WIMP信号，则由于该新群体而产生的潜在可测量信号必须存在。对于锗探测器来说，这个位于千电子伏范围内的信号与星系晕弱相互作用粒子的信号是互补的。事件率、各向异性和年调制的比较不仅可以进一步证实任何声称的信号确实是基于WIMP的，而且还可以让人们获得关于底层暗物质模型的性质的信息。
1998-12-29 astro-ph hep-ph
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。
2015-03-26 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Dependence of direct detection signals on the WIMP velocity distribution
在WIMP直接探测实验中预期的信号依赖于超局域暗物质分布。观测探测局部密度，圆周速度和逃逸速度，而模拟发现速度分布显着偏离标准麦克斯韦分布。我们计算的能量，时间和方向的依赖性事件率的范围内的速度分布的动机最近的观测和模拟，也调查的不确定性，在确定的WIMP参数。主要的不确定性是局部圆周速度中的系统误差以及MW是否具有高密度暗盘。在这两种情况下，有实质性的变化，平均差分事件率和年度调制信号，因此排除限制和确定的WIMP质量。晕速度分布形状的不确定性不太重要，但它会导致WIMP质量的5%系统误差。详细的事件率的方向依赖性是敏感的速度分布。然而，检测各向异性和确认中位反冲方向所需的事件数量基本上没有变化。
2010-10-11 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Event rates for the scattering of weakly interacting massive particles from $^{23}$Na and $^{40}$Ar
基于Hartree-Fock态的变形壳模型（DSM），计算了弱相互作用大质量粒子（WIMP）在$^{23}$ Na表面的弹性和非弹性散射的探测率.首先计算了能谱和磁矩等光谱性质，并与实验进行了比较。利用DSM波函数计算了WIMP- $^{23}$ Na散射的弹性和非弹性自旋结构函数、原子核结构系数等。然后，事件率也计算与一组给定的超对称参数。用同样的方法，利用DSM波函数，还得到了WIMP与$^{40}$ Ar弹性散射的原子核结构系数和事例率。这些结果的事件率和年度调制将是有用的，即将到来的和未来的WIMP探测实验涉及探测器与$^{23}$钠和$^{40}$氩。
2020-09-19 hep-ph nucl-th
Probing light WIMPs with directional detection experiments
CoGeNT和CRESST WIMP直接探测实验最近观察到了过量的核反冲事件，而DAMA/LIBRA实验有长期存在的年度调制信号。有人认为，这些过剩可能是由于轻质量（m_chi ~ 5-10 GeV）的WIMP引起的。地球相对于银河系静止坐标系的运动导致了WIMP散射率的方向依赖性，提供了任何反冲过剩的银河系起源的强大信号。我们调查是否直接检测实验的方向灵敏度有可能观察到这种各向异性散射率的弹性散射光WIMP提出解释所观察到的过剩。我们发现，所需的反冲的数量从光WIMP在5西格玛意义上检测各向异性信号变化从7到超过190的目标核和能量阈值预期的定向探测器的集合。较小的数字来自于探测器只对最高速度的反冲敏感的配置，因此也是最各向异性的WIMP。然而，在这些情况下，阈值以上的事件率非常小，导致需要大量的实验暴露来积累即使是少量的事件。为了解释这种对WIMP速度分布尾部的敏感性，其形状并不为人所知，我们考虑了两个跨越可能性范围的示例性晕模型。我们还注意到，为了精确计算，必须对地球的轨道速度取平均值。我们发现，对于20 keV的能量阈值，在10^-4 pb的WIMP-质子截面上探测10 GeV的WIMP所需的辐照量约为10^3 kg/天，在计划的定向探测器的范围内。较低的WIMP质量需要较高的曝光和/或较低的能量阈值进行检测。
2012-10-08 astro-ph.CO hep-ph
3-Dimensional Effective Velocity Distribution of Halo Weakly Interacting Massive Particles Scattering off Nuclei in Direct Dark Matter Detectors
本文作为我们未来利用定向直接暗物质探测实验提供的三维信息进行数据分析的第三步研究的第三部分，介绍了晕弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的三维有效速度分布，它代替了整个银河系暗物质粒子的理论预测，描述了地下探测器中WIMP散射（指定）目标核的实际速度分布。它的目标和WIMP的质量依赖性，以及（“年度”调制）的“各向异性”在赤道/实验室，甚至银河系坐标系将被证明和详细讨论。为方便读者参考，本文中介绍的所有模拟图（以及更多）都可以在我们的在线（交互式）演示网页（http：//www.tir.tw/phys/hep/dm/amidas-2d/）上找到“动画”。
2021-03-11 astro-ph.HE hep-ph
Probing Sub-GeV Dark Matter with the Migdal Effect at JUNO
Sogang University（西江大学）；Center for Quantum Spacetime, Sogang University（西江大学时空量子中心）
本研究探讨JUNO探测器对亚GeV WIMPs引发的米格达尔电离信号的灵敏度，利用其大靶质量和年调制效应分离信号，有望在亚GeV质量范围实现自旋相关相互作用的世界领先探测灵敏度。
2026-08-20 astro-ph.CO hep-ph
Inelastic Dark Matter
许多观测表明，宇宙中的大部分物质都是非重子物质。最近，DAMA NaI暗物质直接探测实验报告了与WIMP遗迹一致的事件率的年度调制。然而，低温暗物质搜寻（CDMS）Ge实验排除了大部分DAMA偏好的区域。我们证明，如果暗物质只能通过过渡到一个稍微重一点的状态（Δ m ~ 100 kev）来散射，实验就不再冲突了。此外，核反冲事件的能谱差异可以将这种情景与标准WIMP情景区分开来。最后，我们讨论了超对称理论中超中微子作为非弹性暗物质的候选者。
2001-01-15 astro-ph hep-ph
Implications of CoGeNT and DAMA for Light WIMP Dark Matter
本文研究了CoGeNT合作组最近观测到的低能事件，并讨论了这些事件起源于轻（mDM ~ 5-10 GeV）暗物质粒子弹性散射的可能性.我们发现，这样一个暗物质候选者也可能能够产生DAMA报告的年度调制，以及CDMS最近报告的小过量，而不与其他实验，如XENON 10的无效结果相冲突。一个暗物质的CoGeNT和DAMA观测的解释有利于参数空间的区域，这是特别有吸引力的非对称暗物质模型的背景下。在这样的模型中，宇宙学上的暗物质密度来自于宇宙的重子不对称性，自然导致了对m_DM ~ 1-10 GeV的期望。我们还讨论了中性伴子暗物质从扩展的超对称框架，如NMSSM。最后，我们探讨了这种暗物质候选者的间接搜索的影响，并发现探测中微子和伽马射线湮灭产物的这种粒子的前景是非常令人鼓舞的。
2010-04-05 hep-ph
The impact of going beyond the Maxwell distribution in direct dark matter detection rates
我们考虑直接的暗物质检测率和调查之间的差异标准麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布和“现实”的分布，如从数值N体模拟中提取的。当将这些结果与标准麦克斯韦-玻尔兹曼分布进行比较时，观察到了相当大的差异。对于轻目标，总速率和年调制都降低了~ 25%。对于一个重目标的总速率几乎是不变的，而每年调制修改高达50%，这取决于WIMP的质量和探测器的能量阈值。我们还考虑了一个可能的速度各向异性的影响，和效果被发现是最大的轻目标对于现实的速度分布的各向异性可能会减少每年的调制，在麦克斯韦-玻尔兹曼的情况下。
2007-11-30 astro-ph hep-ph
DAMA/LIBRA annual modulation and Axion Quark Nugget Dark Matter Model
DAMA/LIBRA实验显示了$(1-6)~ {\rm keV}$能量范围内年度调制的$9.5 σ$证据，强烈表明所观察到的调制具有暗物质起源。然而，传统的解释在WIMP核子相互作用被排除在其他实验。我们提出了一个替代源的调制形式的中子，这已经从周围的材料中解放出来。我们的计算基于所谓的Axion Quark Nugget（AQN）暗物质模型，该模型最初是为了解释暗物质密度和可见宇宙物质密度之间的相似性而发明的，即$ Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$。在我们的建议中，年度调制被证明是产生在keV的能量范围内，这是一致的DL观测$(1-6)~ {\rm keV}$范围。在我们的提议中，这个keV的能量尺度主要是由AQN暗物质粒子发射的中微子的光谱特性决定的，而没有能量超过6 keV的调制是由中微子能谱在$\sim 15$ MeV处的急剧截止来解释的。该方案可以直接通过COSINE-100、ANAIS-112、CYGNO等类似实验进行测试。还可以通过研究这些实验的信号与设计用于使用分布式声学传感（DAS）等仪器研究次声或地震事件的完全不同的检测器的特征之间的相关性来进行测试。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Debris Flows in Direct Dark Matter Searches-The modulation effect
研究了一些可能的非标准WIMP速度分布对暗物质直接探测率的影响。我们发现，这种分布可以从数据中破译，特别是如果观察到由于地球的年运动引起的事件率的时间变化
2012-05-17 hep-ph
Probing DAMA/LIBRA in the full parameter space of WIMP effective models of inelastic scattering
我们讨论了DAMA/LIBRA-相位1和DAMA/LIBRA-相位2测量的组合年度调制效应的兼容性与解释的非弹性散射事件引起的最一般的伽利略不变的有效接触相互作用的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质粒子的自旋0，1/2或1。在有效理论的耦合常数空间中，通过对DAMA等信号椭球面相交的研究和其他实验，考虑了算子间可能存在的各种干扰。在我们的分析中，我们假设一个标准的麦克斯韦速度分布在银河系。我们发现，相比弹性的情况下，非弹性散射部分缓解，但不消除现有的DAMA效应和其他实验的零结果的约束之间的紧张局势。这样的张力是非常大的，在所有的参数空间中，除了一个小区域的WIMP质量$m_χ\simeq$ 10 GeV和质量分裂$δ\gtrsim$ 20 keV，在那里它是部分，但不完全缓解。在这样的区域中，氟目标的边界以运动学的方式被规避，因为触发氟上散射所需的最小WIMP入射速度超过了银河系中的最大WIMP速度，或者非常接近于它。因此，我们还发现DAMA和其他结果之间的剩余张力与弹性情况相比对天体物理参数更敏感。我们发现，具有最小张力的配置可以在一些DAMA箱中产生足够的年度调制，符合其他实验的约束，但随后的调制谱的形状与测量的相比过于陡峭。对于这样的配置，最近的COSINE-100的约束是逃避在一个自然的方式，由于其大的预期调制分数。
2019-05-31 hep-ph
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
COSINE-100 and DAMA/LIBRA-phase2 in WIMP effective models
假设一个标准的麦克斯韦的WIMP速度分布，我们得到的界限从零WIMP搜索结果的59.5天的COSINE-100数据的DAMA/LIBRA-相位2调制效应的背景下的WIMP核散射的非相对论有效理论。在这里，我们系统地假设，伽利略不变性允许的有效运营商之一，占主导地位的自旋1/2暗物质（DM）粒子的有效哈密顿量。我们发现，虽然DAMA/LIBRA和COSINE-100使用相同的碘化钠靶，但两个结果的比较仍然取决于粒子物理模型。这主要是由于两个原因：i）WIMP信号的频谱形状; ii）预期的调制分数，当COSINE-100中的时间平均速率的上限转换为DAMA/LIBRA中的年度调制分量的约束时。我们发现，后者的效果是占主导地位的。对于几个有效的运营商的预期调制分数大于在标准的自旋无关或自旋相关的相互作用的情况下。因此，DAMA/LIBRA中观察到的调制效应与COSINE-100的零结果之间的兼容性对于几个非相对论算子仍然是可能的。在低WIMP质量下，由于COSINE-100与DAMA/LIBRA相比具有更高的阈值，因此COSINE-100主要对WIMP-钠散射事件敏感。预计下一次COSINE分析对DAMA/LIBRA的5 $σ$区域具有完全灵敏度。
2019-07-01 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Peaked Signals from Dark Matter Velocity Structures in Direct Detection Experiments
在直接暗物质探测实验中，WIMP的常规弹性散射导致指数下降的反冲光谱。相反，具有激发态的WIMP理论可以导致在有限反冲能E_R处达到峰值的核反冲谱。这种信号的峰值通常相当宽，Δ E_R/E_peak ~ 1。我们发现，在存在的暗物质结构与低速色散，如流或团块，从上散射峰可以变得非常窄的FWHM只有几个千电子伏。这与传统预期的WIMP光谱有很大的不同，一旦被探测到，就有可能以惊人的精度测量暗物质的速度结构。作为一个有趣的例子，我们面对观察到的集群的3个事件附近42千电子伏的CRESST调试运行与这种情况下，并找到一个广泛的参数能够产生这样的峰值。我们比较了其他实验中可能的信号，发现这样的粒子也可以在DAMA产生信号，尽管不是来自同一个流。在某些参数范围内，氙实验中可以看到信号。我们发现，这样的暗物质峰是一个非常清晰的信号，可以很容易地从潜在的背景，无论是陆地或由于WIMP向下散射，通过增强的年度调制信号的幅度和形状。
2010-03-18 hep-ph
Reverse Direct Detection: Cosmic Ray Scattering With Light Dark Matter
亚GeV的暗物质候选者越来越受到人们的关注，因为像GeV尺度的WIMP这样长期受到青睐的候选者还没有被探测到。对于低质量的暗物质，与模型无关的约束很弱或不存在。我们表明，对于这样的候选人，因为数密度高，宇宙射线的传播可以受到弹性散射与暗物质。我们称这种类型的搜索为“反向直接探测”，因为暗物质是目标，而标准模型粒子是光束。利用一个简单的银河宇宙射线传播模型，我们计算了暗物质如何影响地球上的宇宙线光谱，并对暗物质-质子和暗物质-电子截面设置了新的限制。对于质子，我们的极限与宇宙学的限制是竞争性的，但是是独立的。对于电子，我们的极限涵盖了尚未探测到的质量，并将宇宙学约束提高了一到两个数量级。我们评论了未来的工作如何显着提高暗物质相互作用的宇宙射线探测器的灵敏度。
2019-07-06 astro-ph.HE hep-ph
The New DAMA Dark-Matter Window and Energetic-Neutrino Searches
最近，DAMA/LIBRA合作组织重申并加强了他们的声明，即在其信号速率中发现了年度调制，并将这一观察结果解释为暗物质粒子在8.2 sigma置信水平上的证据。此外，还注意到沟道效应可以使WIMP通过与原子核的自旋无关的相互作用弹性散射，产生DAMA/LIBRA观察到的信号，而不超过CDMS，XENON，CRESST，CoGeNT和其他直接检测实验的限制。然而，为了容纳这个信号，负责的暗物质粒子的质量必须相对较轻，m_{DM} \lsim 10 GeV。这样的暗物质粒子将以非常高的速率被太阳捕获和湮灭，导致潜在的大通量GeV级中微子。我们计算的中微子光谱产生的WIMP湮灭在太阳和现有的限制，从超级神冈可以用来关闭一个显着的DAMA区域的一部分，特别是如果暗物质粒子产生τ轻子或中微子在相当大的一部分，其湮灭。我们还确定了与DAMA一致的自旋相关的WIMP核弹性散射参数空间。Super-Kamiokande对自旋相关场景的限制更加严格-它们排除了DAMA区域中任何自湮灭的WIMP，这些WIMP在中微子，τ轻子或粲夸克或底夸克的任何组合中湮灭了1%或更多的时间。
2008-08-19 hep-ph
Comparison between DAMA/LIBRA and COSINE-100 in the light of Quenching Factors
关于DAMA/LIBRA合作组报告的年度调制信号是否是由星系暗物质晕中的弱相互作用大质量粒子~（WIMP）与NaI（Tl）晶体靶/探测器中的核素散射引起的，存在着长期的争论。这是因为在标准WIMP暗物质星系晕和同位旋守恒的~（正则）、自旋无关的~（SI）WIMP-核子相互作用的背景下，能够容纳DAMA/LIBRA-相位1调制信号的WIMP-质量与WIMP-核子截面参数空间的区域已经被许多其他暗物质搜索实验排除在外，包括COSINE-100，它使用相同的NaI（Tl）靶/探测器材料。此外，最近发布的DAMA/LIBRA-phase 2的结果是不一致的解释，作为WIMP-核素散射通过规范SI相互作用，而更喜欢，违反同位旋或自旋相关的相互作用。暗物质对DAMA/LIBRA信号的解释对NaI（Tl）对核反冲的闪烁效率很敏感，而NaI（Tl）对核反冲的闪烁效率的特征是所谓的淬灭因子~（QF），并且在以前的研究中使用的QF值与最近报道的测量值有很大的不同，这可能导致对DAMA/LIBRA信号的错误解释。在这篇文章中，DAMA/LIBRA和COSINE-100结果的兼容性，根据新的QF测量检查不同类型的WIMP-核子相互作用。与DAMA/LIBRA信号相关的所得到的允许参数空间区域与来自初始59.5天COSINE-100暴露的90%置信水平上限明确地进行比较。对于新测量的QF值，DAMA/LIB…
2019-10-23 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Magnetic Inelastic Dark Matter: Directional Signals Without a Directional Detector
磁非弹性暗物质（MiDM）模型，其中暗物质非弹性散射核通过磁偶极子相互作用，先前已被证明调和DAMA/LIBRA年度调制信号与其他实验的零结果。在这项工作中，我们探讨了独特的方向检测签名的MiDM。在暗物质散射到它的激发态后，它以1微秒量级的寿命衰变，并发射出能量约为100 keV的光子。通过研究延迟符合事件，可以探测到核反冲和相应的发射光子。由核相互作用顶点和光子衰变顶点可以重建出激发态的反冲径迹和速度。WIMP反冲轨道的角分布是尖锐的峰值和调制的日常。因此，不需要大体积气体定向探测实验就可以观测到WIMP-核子散射的定向调制。此外，目前的实验，如XENON 100可以立即测量这种定向调制，并限制MiDM参数空间与几千公斤的曝光。
2011-04-13 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Monthly Modulation in Dark Matter Direct-Detection Experiments
在暗物质直接探测实验中，由于地球相对于银河系暗物质晕的运动，信号应该表现出调制特征。由于地球绕太阳公转和绕自身轴自转，年调制和日调制以前已经被探索过。月调制是直接探测信号中存在的另一个这样的特征，并且提供了一种几乎独立于模型的方法来区分暗物质信号事件和背景。在这里，我们研究每月调制详细的WIMP和WISP暗物质搜索，检查地球的运动的影响，地球的地月重心和引力聚焦由于月球。对于WIMP搜索，我们计算了计数率的每月调制，并显示其影响太小，在可预见的未来无法观察到。对于WISP暗物质的实验，我们表明，由WISP光子转换产生的光子的频率进行每月调制的转变，这是检测与当前的技术，一般不能被忽略在高分辨率的WISP搜索。
2016-06-19 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
