Cosmic-ray boosted dark matter in Xe-based direct detection experiments

被引:18
作者
Maity, Tarak Nath [1 ]
Laha, Ranjan [1 ]
机构
[1] Indian Inst Sci, Ctr High Energy Phys, CV Raman Ave, Bengaluru 560012, India
来源
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C | 2024年 / 84卷 / 02期
关键词
SEARCH;
D O I
10.1140/epjc/s10052-024-12464-8
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
LUX-ZEPLIN (LZ) collaboration has achieved the strongest constraint on weak-scale dark matter (DM)-nucleon spin-independent (SI) scattering cross section in a large region of parameter space. In this paper, we take a complementary approach and study the prospect of detecting cosmic-ray boosted sub-GeV DM in LZ. In the absence of a signal for DM, we improve upon the previous constraints by a factor of similar to 2\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$\sim 2$$\end{document} using the LZ result for some regions of the parameter space. We also show that upcoming XENONnT and future Darwin experiments will be sensitive to cross sections smaller by factors of similar to 3\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$\sim 3$$\end{document} and similar to 10\documentclass[12pt]{minimal} \usepackage{amsmath} \usepackage{wasysym} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{amsbsy} \usepackage{mathrsfs} \usepackage{upgreek} \setlength{\oddsidemargin}{-69pt} \begin{document}$$\sim 10$$\end{document} compared to the current LZ limit, respectively.
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