Bounds on boosted dark matter from direct detection: The role of energy-dependent cross sections

被引：20

作者：

Bardhan, Debjyoti ^{[1
]}

Bhowmick, Supritha ^{[1
]}

Ghosh, Diptimoy ^{[1
]}

Guha, Atanu ^{[1
,2
]}

Sachdeva, Divya ^{[3
,4
]}

机构：

[1] Indian Inst Sci Educ & Res, Dept Phys, Pune 411008, India

[2] Chungnam Natl Univ, Dept Phys, Daejeon 34134, South Korea

[3] CNRS, Lab Phys Theor & Hautes Energies LPTHE, UMR CNRS 7589, 4 Pl Jussieu, F-75252 Paris, France

[4] Sorbonne Univ, 4 Pl Jussieu, F-75252 Paris, France

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2023年 / 107卷 / 01期

基金：

欧洲研究理事会; 新加坡国家研究基金会;

关键词：

D O I：

10.1103/PhysRevD.107.015010

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The recoil threshold of direct detection (DD) experiments limits the mass range of dark matter (DM) particles that can be detected, with most DD experiments being blind to sub-MeV DM particles. However, these light DM particles can be boosted to very high energies via collisions with energetic cosmic ray electrons. This allows dark matter particles to induce detectable recoil in the target of direct detection experiments. We derive constraints on a scattering cross section of DM and an electron, using XENONnT and Super-Kamiokande data. Vector and scalar mediators are considered in the heavy and light regimes. We discuss the importance of including energy-dependent cross sections (due to the specific Lorentz structure of the vertex) in our analysis and show that the bounds can be significantly different than the results obtained assuming a constant energy-independent cross section, often assumed in the literature for simplicity. Our bounds are also compared with other astrophysical and cosmological constraints.

引用

页数：11

共 81 条

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