Accelerating Earth-bound dark matter

被引：18

作者：

McKeen, David ^{[1
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Moore, Marianne ^{[1
,2
,3
]}

Morrissey, David E. ^{[1
]}

Pospelov, Maxim ^{[4
,5
]}

Ramani, Harikrishnan ^{[6
]}

机构：

[1] TRIUMF, 4004 Wesbrook Mall, Vancouver, BC V6T 2A3, Canada

[2] Univ British Columbia, Dept Phys & Astron, Vancouver, BC V6T 1Z1, Canada

[3] MIT, Ctr Theoret Phys, Cambridge, MA 02139 USA

[4] Univ Minnesota, Sch Phys & Astron, Minneapolis, MN 55455 USA

[5] Univ Minnesota, Sch Phys & Astron, Wilham I Fine Theoret Phys Inst, Minneapolis, MN 55455 USA

[6] Stanford Univ, Stanford Inst Theoret Phys, Stanford, CA 94305 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2022年 / 106卷 / 03期

基金：

加拿大自然科学与工程研究理事会;

关键词：

LIMITS; PHYSICS; CONSTRAINTS; CANDIDATES; SCATTERING; PARTICLES; INTERACTS; CAPTURE; SEARCH; SCALAR;

D O I：

10.1103/PhysRevD.106.035011

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

A fraction of the dark matter may consist of a particle species that interacts much more strongly with the Standard Model than a typical weakly interacting massive particle (WIMP) of similar mass. Such a strongly interacting dark matter component could have avoided detection in searches for WIMP-like dark matter through its interactions with the material in the atmosphere and the Earth that slow it down significantly before reaching detectors underground. These same interactions can also enhance the density of a strongly interacting dark matter species near the Earth's surface to well above the local galactic dark matter density. In this work, we propose two new methods of detecting strongly interacting dark matter based on accelerating the enhanced population expected in the Earth through scattering. The first approach is to use underground nuclear accelerator beams to upscatter the ambient dark matter population into a WIMP-style detector located downstream. In the second technique, dark matter is upscattered with an intense thermal source and detected with a low-threshold dark matter detector. We also discuss potential candidates for strongly interacting dark matter, and we show that the scenario can be naturally realized with a hidden fermion coupled to a sub-GeV dark photon.

引用

页数：21

共 148 条

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