AI 中文总结
研究利用地球屏蔽调制探测亚GeV暗物质，开发双相互作用框架及新统计分析方法，用于测试调制形状，在多个地下站点液氩探测器演示该方法并应用于DarkSide-50数据，有助于区分暗物质相互作用并提供验证手段。
AI 中文摘要
地球屏蔽的每日调制为低阈值实验中的亚GeV暗物质搜索提供了有力手段。我们将此效应用作暗物质与电子和原子核耦合场景中相互作用结构的探测器。地球中的核散射改变入射暗物质通量，而电子散射产生可观测的电离信号，因此总速率和调制模式编码了潜在相互作用的不同方面。我们为氩和氙靶开发了这种双相互作用框架，并引入了一种新的统计分析方法，该方法可单独或结合电离光谱测试调制形状，包括地下探测器对不同地球穿越轨迹的位置依赖性曝光。我们在地下站点SURF（美国）、LNGS（意大利）和SUPL（澳大利亚）的液氩探测器上演示了该方法，并将其应用于DarkSide-50数据作为具体案例研究。我们的结果表明，地球散射调制有助于区分电子和核暗物质相互作用，并为低阈值液氩搜索提供验证手段。
英文摘要
Daily modulation from Earth shielding provides a powerful search handle for sub-GeV dark matter (DM) in low-threshold experiments. We use this effect as a probe of interaction structure in scenarios where DM couples to both electrons and nuclei. Nuclear scattering in the Earth alters the incident DM flux, while electron scattering produces the observable ionization signal, so the total rate and modulation pattern encode different aspects of the underlying interactions. We develop this two-interaction framework for argon and xenon targets and introduce a new statistical analysis that tests the modulation shape, including the location-dependent exposure of underground detectors to different Earth-crossing trajectories, alone and in combination with the ionization spectrum. We demonstrate the method for liquid-noble detectors at underground sites SURF (USA), LNGS (Italy), and SUPL (Australia), and apply it to DarkSide-50 data as a concrete case study. Our results show that Earth-scattering modulation can help disentangle electron and nuclear DM interactions and provide a validation handle for low-threshold liquid-noble searches.
Comments20 pages, 18 figures
