Enhancement of the screening effect in semiconductor detectors in the presence of the neutrino magnetic moment

被引：1

作者：

Li, Yu-Feng ^{[1
]}

Xia, Shuo-yu

机构：

[1] Chinese Acad Sci, Inst High Energy Phys, Beijing 100049, Peoples R China

来源：

JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS | 2023年 / 2023卷 / 10期

基金：

中国国家自然科学基金;

关键词：

Neutrino Interactions; Non-Standard Neutrino Properties;

D O I：

10.1007/JHEP10(2023)021

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：

The theoretical framework of the neutrino electron excitation at low energies including the screening effect in semiconductor detectors is developed for the first time, both in the Standard Model of particle physics and in the presence of the neutrino magnetic moment. We apply the framework of the non-relativistic effective theory on the neutrino electron scattering and explore the contribution of the screening effect of semiconductors to the neutrino electron excitation based on the linear response theory. We calculate the corresponding numerical results with the popular silicon and germanium targets and show that excitation rates from the neutrino magnetic moment are dramatically enhanced by the screening effect and the sensitivity can be significantly improved to the level of 10(-13) mu B, much better than the current best limits from the laboratory and astrophysical probes.

引用

页数：14

共 43 条

[1] Results from the Super Cryogenic Dark Matter Search Experiment at Soudan [J].

Agnese, R. ;

Aramaki, T. ;

Arnquist, I. J. ;

Baker, W. ;

Balakishiyeva, D. ;

Banik, S. ;

Barker, D. ;

Thakur, R. Basu ;

Bauer, D. A. ;

Binder, T. ;

Bowles, M. A. ;

Brink, P. L. ;

Bunker, R. ;

Cabrera, B. ;

Caldwell, D. O. ;

Calkins, R. ;

Cartaro, C. ;

Cerdeno, D. G. ;

Chang, Y. ;

Chen, Y. ;

Cooley, J. ;

Cornell, B. ;

Cushman, P. ;

Daal, M. ;

Di Stefano, P. C. F. ;

Doughty, T. ;

Fascione, E. ;

Figueroa-Feliciano, E. ;

Fritts, M. ;

Gerbier, G. ;

Germond, R. ;

Ghaith, M. ;

Godfrey, G. L. ;

Golwala, S. R. ;

Hall, J. ;

Harris, H. R. ;

Hong, Z. ;

Hoppe, E. W. ;

Hsu, L. ;

Huber, M. E. ;

Iyer, V. ;

Jardin, D. ;

Jastram, A. ;

Jena, C. ;

Kelsey, M. H. ;

Kennedy, A. ;

Kubik, A. ;

Kurinsky, N. A. ;

Loer, B. ;

Asamar, E. Lopez .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (06)

[2] Projected sensitivity of the SuperCDMS SNOLAB experiment [J].

Agnese, R. ;

Anderson, A. J. ;

Aramaki, T. ;

Arnquist, I. ;

Baker, W. ;

Barker, D. ;

Thakur, R. Basu ;

Bauer, D. A. ;

Borgland, A. ;

Bowles, M. A. ;

Brink, P. L. ;

Bunker, R. ;

Cabrera, B. ;

Caldwell, D. O. ;

Calkins, R. ;

Cartaro, C. ;

Cerdeno, D. G. ;

Chagani, H. ;

Chen, Y. ;

Cooley, J. ;

Cornell, B. ;

Cushman, P. ;

Daal, M. ;

Di Stefano, P. C. F. ;

Doughty, T. ;

Esteban, L. ;

Fallows, S. ;

Figueroa-Feliciano, E. ;

Fritts, M. ;

Gerbier, G. ;

Ghaith, M. ;

Godfrey, G. L. ;

Golwala, S. R. ;

Hall, J. ;

Harris, H. R. ;

Hofer, T. ;

Holmgren, D. ;

Hong, Z. ;

Hoppe, E. ;

Hsu, L. ;

Huber, M. E. ;

Iyer, V. ;

Jardin, D. ;

Jastram, A. ;

Kelsey, M. H. ;

Kennedy, A. ;

Kubik, A. ;

Kurinsky, N. A. ;

Leder, A. ;

Loer, B. .

PHYSICAL REVIEW D, 2017, 95 (08)

[3] A new measurement of the (ν)over-baree- elastic cross section at very low energy [J].

Amsler, C ;

Avenier, M ;

Broggini, C ;

Busto, J ;

Cerna, C ;

Daraktchieva, Z ;

Gervasio, G ;

Jeanneret, P ;

Jonkmans, G ;

Koang, DH ;

Lamblin, J ;

Lebrun, D ;

Link, O ;

Ould-Saada, F ;

Puglierin, G ;

Stutz, A ;

Tadsen, A ;

Vuilleumier, JL .

PHYSICS LETTERS B, 2002, 545 (1-2) :57-61

[4] Search for New Physics in Electronic Recoil Data from XENONnT [J].

Aprile, E. ;

Abe, K. ;

Agostini, F. ;

Maouloud, S. Ahmed ;

Althueser, L. ;

Andrieu, B. ;

Angelino, E. ;

Angevaare, J. R. ;

Antochi, V. C. ;

Martin, D. Anton ;

Arneodo, F. ;

Baudis, L. ;

Baxter, A. L. ;

Bellagamba, L. ;

Biondi, R. ;

Bismark, A. ;

Brown, A. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Bui, T. K. ;

Cai, C. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Clark, M. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cuenca-Garcia, J. J. ;

Cussonneau, J. P. ;

D'Andrea, V ;

Decowski, M. P. ;

Di Gangi, P. ;

Di Pede, S. ;

Di Giovanni, A. ;

Di Stefano, R. ;

Diglio, S. ;

Eitel, K. ;

Elykov, A. ;

Farrell, S. ;

Ferella, A. D. ;

Ferrari, C. ;

Fischer, H. ;

Fulgione, W. ;

Gaemers, P. ;

Gaior, R. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Gardner, R. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2022, 129 (16)

[5] Excess electronic recoil events in XENON1T [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Althueser, L. ;

Amaro, F. D. ;

Antochi, V. C. ;

Angelino, E. ;

Angevaare, J. R. ;

Arneodo, F. ;

Barge, D. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Bellagamba, L. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Cimmino, B. ;

Clark, M. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

Depoian, A. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Di Stefano, R. ;

Diglio, S. ;

Elykov, A. ;

Eurin, G. ;

Ferella, A. D. ;

Fulgione, W. ;

Gaemers, P. ;

Gaior, R. ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Grandi, L. ;

Hasterok, C. ;

Hils, C. ;

Hiraide, K. ;

Hoetzsch, L. ;

Howlett, J. .

PHYSICAL REVIEW D, 2020, 102 (07)

[6] First Germanium-Based Constraints on Sub-MeV Dark Matter with the EDELWEISS Experiment [J].

Arnaud, Q. ;

Armengaud, E. ;

Augier, C. ;

Benoit, A. ;

Berge, L. ;

Billard, J. ;

Broniatowski, A. ;

Camus, P. ;

Cazes, A. ;

Chapellier, M. ;

Charlieux, F. ;

De Jesus, M. ;

Dumoulin, L. ;

Eitel, K. ;

Elkhoury, E. ;

Fillipini, J-B ;

Filosofov, D. ;

Gascon, J. ;

Giuliani, A. ;

Gros, M. ;

Jin, Y. ;

Juillard, A. ;

Kleifges, M. ;

Lattaud, H. ;

Marnieros, S. ;

Misiak, D. ;

Navick, X-F ;

Nones, C. ;

Olivieri, E. ;

Oriol, C. ;

Pari, P. ;

Paul, B. ;

Poda, D. ;

Rozov, S. ;

Salagnac, T. ;

Sanglard, V ;

Siebenborn, B. ;

Vagneron, L. ;

Weber, M. ;

Yakushev, E. ;

Zolotarova, A. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2020, 125 (14)

[7] First real time detection of 7Be solar neutrinos by Borexino [J].

Arpesella, C. ;

Bellini, G. ;

Benziger, J. ;

Bonetti, S. ;

Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Dalnoki-Veress, F. ;

D'Angelo, D. ;

de Kerret, H. ;

Derbin, A. ;

Deutsch, M. ;

Etenko, A. ;

Fomenko, K. ;

Ford, R. ;

Franco, D. ;

Freudiger, B. ;

Galbiati, C. ;

Gazzana, S. ;

Giammarchi, M. ;

Goeger-Neff, M. ;

Goretti, A. ;

Grieb, C. ;

Hardy, S. ;

Heusser, G. ;

Ianni, Aldo ;

Ianni, Andrea ;

Joyce, M. ;

Korga, G. ;

Kryn, D. ;

Laubenstein, M. ;

Leung, M. ;

Litvinovich, E. ;

Lombardi, P. ;

Ludhova, L. ;

Machulin, I. ;

Manuzio, G. ;

Martemianov, A. ;

Masetti, F. ;

McCarty, K. ;

Meroni, E. ;

Miramonti, L. ;

Misiaszek, M. ;

Montanari, D. ;

Monzani, M. E. ;

Muratova, V. ;

Niedermeier, L. ;

Oberauer, L. ;

Obolensky, M. ;

Ortica, F. ;

Pallavicini, M. .

PHYSICS LETTERS B, 2008, 658 (04) :101-108

[8]

Auerbach LB, 2001, PHYS REV D, V63, DOI 10.1103/PhysRevD.63.112001

[9] How do uncertainties in the surface chemical composition of the sun affect the predicted solar neutrino fluxes? [J].

Bahcall, JN ;

Serenelli, AM .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2005, 626 (01) :530-542

[10] New solar opacities, abundances, helioseismology, and neutrino fluxes [J].

Bahcall, JN ;

Serenelli, AM ;

Basu, S .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2005, 621 (01) :L85-L88

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