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暗物质可以隐藏在当前探测器的现有数据中

时间：2022-04-16 10:25:06 来源：

目前的实验探测器和数据分析努力可以重新分段为寻找可能被忽视的新建议类型的暗物质信号。

暗物质到目前为止，旨在找到旨在找到它的每种类型的探测器。由于其太空中的巨大引力足迹，我们知道暗物质必须占宇宙总质量的85％，但我们尚不知道它是由什么制成的。

捕获暗物质的几个大实验已经搜索了通过称为散射的方法敲入原子核的暗物质颗粒的迹象，这可以在这些相互作用中产生微小的光闪光和其他信号。

现在，由能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）和UC Berkeley的研究人员领导的新研究表明，用于捕获具有这些核吸收的暗物质颗粒信号的新路径。

吸收过程可以给受影响的原子产生导致它弹出较轻，激励颗粒，例如电子，并且它也可能产生其他类型的信号，这取决于暗物质颗粒的性质。

该图像是由仿真显示宇宙中暗物质的演变的模拟。

该研究主要侧重于当暗物质颗粒被弹射电子或中性粒子的情况下敲击原子的核。

该研究在2020年5月4日出版，该研究提出了一些现有的实验，包括搜索暗物质颗粒和与中微子 - 幽灵，可检测的颗粒有关的过程，这些颗粒可以通过大多数物质并具有改变的能力进入不同的形式 - 很容易扩大，也可以寻找这些吸收相关类型的Tellttale暗物质信号。

此外，研究人员提出了先前收集的粒子检测器数据中的新搜索可能会出现这些被忽视的暗物质信号。

“在这一领域，我们对博伊特罗的研究人员的主要作者杰夫罗兰表示，我们对暗物质的激烈候选人有一定的想法，例如WIMP，”或弱互动的大规模粒子。在伯克利实验室的理论小组和UC Berkeley的理论物理中心。

在南达科他州桑福德地下研究设施的组装期间，为WIMP狩猎XEPLIN实验准备了光电倍增管阵列。

暗物质推动了已知的物理法律的界限，封装在粒子物理学的标准模型中，并“WIMP范例非常容易建立到标准模型中，但我们没有找到它很长一段时间， “罗兰指出。

因此，物理学家现在考虑到暗物质颗粒可能隐藏的其他地方，以及其他颗粒可能性，如理论化的“无菌中性”，其也可以被纳入称为汞颗粒的颗粒系列 - 其中包括电子，质子和中微子。

“这很简单，对WIMP范例的微小修改，以适应整个不同类型的信号，”Dror说。“如果你在我们一直在想暗物质的方式退回一点点，你就可以获得大量的成本。”

罗伯特麦克尔·麦克尔·麦克尔·麦克尔大学研究生和华盛顿大学的Gilly Elor都是研究共同作者。

研究人员注意到，他们专注于的新信号范围开辟了暗物质粒子可能性的“海洋”：即尚未发现的离费米米，质量比考虑为WiMPS所考虑的典型范围。例如，它们可以是无菌中微子的关闭堂兄弟。

该研究团队认为，被称为“中性电流”的吸收过程，其中探测器材料中的核电，或者与暗物质颗粒的碰撞撞击，产生可以被检测器拾取的明显能量签名;并且还称为“带电电流”的那些，其可以产生多个信号作为暗物质颗粒撞击核，导致反冲和电子的喷射。

充电电流过程还可以涉及核衰减，其中其他颗粒被从核中喷射为由暗物质吸收引发的一种多米诺效应。

参考：“直接检测来自Fermionic暗物质的吸收信号”由Jeff A. Dror，Gilly Elor和Robert Mcgeheen，4月4日，2020年5月4日，物理评论Letters.Doi：
10.1103 / physrevlett.124.181301


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