激发态暗物质的银河系内吸热产生与放热探测：对LUX-ZEPLIN的意义
Galactic Endothermic Production and Exothermic Detection of Excited Dark Matter: Implications for LUX-ZEPLIN
- College of Science, China University of Petroleum (East China)（中国石油大学（华东）理学院）
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AI总结：
本文提出银河系内暗物质吸热自散射产生激发态暗物质，其放热散射可解释LUX-ZEPLIN的候选核反冲事件，并给出TeV质量与亚MeV劈裂下的参数空间。
AI中文摘要：
LUX-ZEPLIN实验报告了一个位于$248\\,\mathrm{keV}$的候选核反冲事件。本研究提出，银河系内的吸热自散射过程$\chi_1\chi_1\to\chi_2\chi_2$可以产生一个激发态暗物质群体，其在氙中的放热散射$\chi_2 A\to\chi_1 A$能够解释LZ候选事件。在一个包含轻标量介体的基准模型中，转换截面足够大，使得高速银河系暗物质粒子能够产生百分之一量级的激发态比例。对于接近TeV量级的暗物质质量以及低于$1\\,\mathrm{MeV}$的质量劈裂，氙反冲谱覆盖了候选事件区域，并可产生$\mathcal O(1)$量级的事件数。
英文摘要：
The LUX-ZEPLIN experiment reported a candidate nuclear recoil at $248\,\mathrm{keV}$. This work proposes that endothermic self-scattering $χ_1χ_1\toχ_2χ_2$ in the Galaxy can produce an excited dark matter population, whose exothermic scattering $χ_2 A\toχ_1 A$ in xenon can account for the LZ candidate event. In a benchmark with a light scalar mediator, the conversion cross section is large enough for high-velocity Galactic dark matter particles to generate an excited fraction at the percent level. For dark matter masses near the TeV scale and splittings below $1\,\mathrm{MeV}$, the xenon recoil spectrum covers the candidate region and can yield an $\mathcal O(1)$ event count.
