Constraints on sub-GeV dark matter boosted by cosmic rays from the CDEX-10 experiment at the China Jinping Underground Laboratory

被引:33
作者
Xu, R. [1 ,2 ]
Yang, L. T. [1 ,2 ]
Yue, Q. [1 ,2 ]
Kang, K. J. [1 ,2 ]
Li, Y. J. [1 ,2 ]
Agartioglu, M. [3 ]
An, H. P. [1 ,2 ,4 ]
Chang, J. P. [5 ]
Chen, Y. H. [6 ]
Cheng, P. [1 ,2 ,7 ]
Dai, W. H. [1 ,2 ]
Deng, Z. [1 ,2 ]
Fang, C. H. [8 ]
Geng, X. P. [1 ,2 ]
Gong, H. [1 ,2 ]
Guo, X. Y. [6 ]
He, L. [5 ]
He, S. M. [6 ]
Hu, J. W. [1 ,2 ]
Huang, H. X. [10 ]
Huang, T. C. [11 ]
Jia, H. T. [8 ]
Jiang, X. [8 ]
Li, H. B. [3 ]
Li, J. M. [1 ,2 ]
Li, J. [1 ,2 ]
Li, Q. Y. [8 ]
Li, R. M. J. [8 ]
Li, X. Q. [12 ]
Li, Y. L. [1 ,2 ]
Liang, Y. F. [1 ,2 ]
Liao, B. [7 ]
Lin, F. K. [3 ]
Lin, S. T. [8 ]
Liu, S. K. [8 ]
Liu, Y. [8 ]
Liu, Y. D. [7 ]
Liu, Y. Y. [7 ]
Liu, Z. Z. [1 ,2 ]
Ma, H. [1 ,2 ]
Mao, Y. C. [9 ]
Nie, Q. Y. [1 ,2 ]
Ning, J. H. [6 ]
Pan, H. [5 ]
Qi, N. C. [6 ]
Ren, J. [10 ]
Ruan, X. C. [10 ]
Saraswat, K. [3 ]
Sharma, V [3 ,13 ]
She, Z. [1 ,2 ]
机构
[1] Tsinghua Univ, Key Lab Particle & Radiat Imaging, Minist Educ, Beijing 100084, Peoples R China
[2] Tsinghua Univ, Dept Engn Phys, Beijing 100084, Peoples R China
[3] Acad Sinica, Inst Phys, Taipei 11529, Taiwan
[4] Tsinghua Univ, Dept Phys, Beijing 100084, Peoples R China
[5] NUCTECH Co, Beijing 100084, Peoples R China
[6] YaLong River Hydropower Dev Co, Chengdu 610051, Peoples R China
[7] Beijing Normal Univ, Coll Nucl Sci & Technol, Beijing 100875, Peoples R China
[8] Sichuan Univ, Coll Phys, Chengdu 610065, Peoples R China
[9] Peking Univ, Sch Phys, Beijing 100871, Peoples R China
[10] China Inst Atom Energy, Dept Nucl Phys, Beijing 102413, Peoples R China
[11] Sun Yat Sen Univ, Sino French Inst Nucl & Technol, Zhuhai 519082, Peoples R China
[12] Nankai Univ, Sch Phys, Tianjin 300071, Peoples R China
[13] Banaras Hindu Univ, Dept Phys, Varanasi 221005, Uttar Pradesh, India
[14] Beijing Normal Univ, Dept Phys, Beijing 100875, Peoples R China
基金
中国国家自然科学基金;
关键词
LOCAL INTERSTELLAR SPECTRA;
D O I
10.1103/PhysRevD.106.052008
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We present new constraints on light dark matter boosted by cosmic rays (CRDM) using the 205.4 kg day data of the CDEX-10 experiment conducted at the China Jinping Underground Laboratory. The Monte Carlo simulation package CJPL ESS was employed to evaluate the Earth shielding effect. Several key factors have been introduced and discussed in our CRDM analysis, including the contributions from heavier CR nuclei than proton and helium, the inhomogeneity of CR distribution, and the impact of the form factor in the Earth attenuation calculation. Our result excludes the dark matter-nucleon elastic scattering cross section region from 1.7 x 10(-30) to 10(-26) cm(2) for dark matter of 10 keV/c(2) to 1 GeV/c(2).
引用
收藏
页数:9
相关论文
共 77 条
[1]   CoGeNT: A search for low-mass dark matter using p-type point contact germanium detectors [J].
Aalseth, C. E. ;
Barbeau, P. S. ;
Colaresi, J. ;
Collar, J. I. ;
Leon, J. Diaz ;
Fast, J. E. ;
Fields, N. E. ;
Hossbach, T. W. ;
Knecht, A. ;
Kos, M. S. ;
Marino, M. G. ;
Miley, H. S. ;
Miller, M. L. ;
Orrell, J. L. ;
Yocum, K. M. .
PHYSICAL REVIEW D, 2013, 88 (01)
[2]   First results from the CRESST-III low-mass dark matter program [J].
Abdelhameed, A. H. ;
Angloher, G. ;
Bauer, P. ;
Bento, A. ;
Bertoldo, E. ;
Bucci, C. ;
Canonica, L. ;
D'Addabbo, A. ;
Defay, X. ;
Di Lorenzo, S. ;
Erb, A. ;
Feilitzsch, F. v ;
Fichtinger, S. ;
Iachellini, N. Ferreiro ;
Fuss, A. ;
Gorla, P. ;
Hauff, D. ;
Jochum, J. ;
Kinast, A. ;
Kluck, H. ;
Kraus, H. ;
Langenkaemper, A. ;
Mancuso, M. ;
Mokina, V ;
Mondragon, E. ;
Muenster, A. ;
Olmi, M. ;
Ortmann, T. ;
Pagliarone, C. ;
Pattavina, L. ;
Petricca, F. ;
Potzel, W. ;
Proebst, F. ;
Reindl, F. ;
Rothe, J. ;
Schaffner, K. ;
Schieck, J. ;
Schipperges, V ;
Schmiedmayer, D. ;
Schoenert, S. ;
Schwertner, C. ;
Stahlberg, M. ;
Stodolsky, L. ;
Strandhagen, C. ;
Strauss, R. ;
Tuerkoglu, C. ;
Usherov, I ;
Willers, M. ;
Zema, V .
PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (10)
[3]   Measurement of the 8B solar neutrino flux with the KamLAND liquid scintillator detector [J].
Abe, S. ;
Furuno, K. ;
Gando, A. ;
Gando, Y. ;
Ichimura, K. ;
Ikeda, H. ;
Inoue, K. ;
Kibe, Y. ;
Kimura, W. ;
Kishimoto, Y. ;
Koga, M. ;
Minekawa, Y. ;
Mitsui, T. ;
Morikawa, T. ;
Nagai, N. ;
Nakajima, K. ;
Nakamura, K. ;
Nakamura, M. ;
Narita, K. ;
Shimizu, I. ;
Shimizu, Y. ;
Shirai, J. ;
Suekane, F. ;
Suzuki, A. ;
Takahashi, H. ;
Takahashi, N. ;
Takemoto, Y. ;
Tamae, K. ;
Watanabe, H. ;
Xu, B. D. ;
Yabumoto, H. ;
Yonezawa, E. ;
Yoshida, H. ;
Yoshida, S. ;
Enomoto, S. ;
Kozlov, A. ;
Murayama, H. ;
Grant, C. ;
Keefer, G. ;
McKee, D. ;
Piepke, A. ;
Banks, T. I. ;
Bloxham, T. ;
Detwiler, J. A. ;
Freedman, S. J. ;
Fujikawa, B. K. ;
Han, K. ;
Kadel, R. ;
O'Donnell, T. ;
Steiner, H. M. .
PHYSICAL REVIEW C, 2011, 84 (03)
[4]   Direct Measurement of the Cosmic-Ray Proton Spectrum from 50 GeV to 10 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station [J].
Adriani, O. ;
Akaike, Y. ;
Asano, K. ;
Asaoka, Y. ;
Bagliesi, M. G. ;
Berti, E. ;
Bigongiari, G. ;
Binns, W. R. ;
Bonechi, S. ;
Bongi, M. ;
Brogi, P. ;
Bruno, A. ;
Buckley, J. H. ;
Cannady, N. ;
Castellini, G. ;
Checchia, C. ;
Cherry, M. L. ;
Collazuol, G. ;
Di Felice, V ;
Ebisawa, K. ;
Fuke, H. ;
Guzik, T. G. ;
Hams, T. ;
Hasebe, N. ;
Hibino, K. ;
Ichimura, M. ;
Ioka, K. ;
Ishizaki, W. ;
Israel, M. H. ;
Kasahara, K. ;
Kataoka, J. ;
Kataoka, R. ;
Katayose, Y. ;
Kato, C. ;
Kawanaka, N. ;
Kawakubo, Y. ;
Kohri, K. ;
Krawczynski, H. S. ;
Krizmanic, J. F. ;
Lomtadze, T. ;
Maestro, P. ;
Marrocchesi, P. S. ;
Messineo, A. M. ;
Mitchell, J. W. ;
Miyake, S. ;
Moiseev, A. A. ;
Mori, K. ;
Mori, M. ;
Mori, N. ;
Motz, H. M. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2019, 122 (18)
[5]   PAMELA Measurements of Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra [J].
Adriani, O. ;
Barbarino, G. C. ;
Bazilevskaya, G. A. ;
Bellotti, R. ;
Boezio, M. ;
Bogomolov, E. A. ;
Bonechi, L. ;
Bongi, M. ;
Bonvicini, V. ;
Borisov, S. ;
Bottai, S. ;
Bruno, A. ;
Cafagna, F. ;
Campana, D. ;
Carbone, R. ;
Carlson, P. ;
Casolino, M. ;
Castellini, G. ;
Consiglio, L. ;
De Pascale, M. P. ;
De Santis, C. ;
De Simone, N. ;
Di Felice, V. ;
Galper, A. M. ;
Gillard, W. ;
Grishantseva, L. ;
Jerse, G. ;
Karelin, A. V. ;
Koldashov, S. V. ;
Krutkov, S. Y. ;
Kvashnin, A. N. ;
Leonov, A. ;
Malakhov, V. ;
Malvezzi, V. ;
Marcelli, L. ;
Mayorov, A. G. ;
Menn, W. ;
Mikhailov, V. V. ;
Mocchiutti, E. ;
Monaco, A. ;
Mori, N. ;
Nikonov, N. ;
Osteria, G. ;
Palma, F. ;
Papini, P. ;
Pearce, M. ;
Picozza, P. ;
Pizzolotto, C. ;
Ricci, M. ;
Ricciarini, S. B. .
SCIENCE, 2011, 332 (6025) :69-72
[6]   Low-Mass Dark Matter Search with the DarkSide-50 Experiment [J].
Agnes, P. ;
Albuquerque, I. F. M. ;
Alexander, T. ;
Alton, A. K. ;
Araujo, G. R. ;
Asner, D. M. ;
Ave, M. ;
Back, H. O. ;
Baldin, B. ;
Batignani, G. ;
Biery, K. ;
Bocci, V. ;
Bonfini, G. ;
Bonivento, W. ;
Bottino, B. ;
Budano, F. ;
Bussino, S. ;
Cadeddu, M. ;
Cadoni, M. ;
Calaprice, F. ;
Caminata, A. ;
Canci, N. ;
Candela, A. ;
Caravati, M. ;
Cariello, M. ;
Carlini, M. ;
Carpinelli, M. ;
Catalanotti, S. ;
Cataudella, V. ;
Cavalcante, P. ;
Cavuoti, S. ;
Cereseto, R. ;
Chepurnov, A. ;
Cicalo, C. ;
Cifarelli, L. ;
Cocco, A. G. ;
Covone, G. ;
D'Angelo, D. ;
D'Incecco, M. ;
D'Urso, D. ;
Davini, S. ;
De Candia, A. ;
De Cecco, S. ;
De Deo, M. ;
De Filippis, G. ;
De Rosa, G. ;
De Vincenzi, M. ;
Demontis, P. ;
Derbin, A. V. ;
Devoto, A. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (08)
[7]   Low-mass dark matter search with CDMSlite [J].
Agnese, R. ;
Anderson, A. J. ;
Aralis, T. ;
Aramaki, T. ;
Arnquist, I. J. ;
Baker, W. ;
Balakishiyeva, D. ;
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. ;
Chagani, H. ;
Chen, Y. ;
Cooley, J. ;
Cornell, B. ;
Cushman, P. ;
Daal, M. ;
Di Stefano, P. C. F. ;
Doughty, T. ;
Esteban, L. ;
Fascione, E. ;
Figueroa-Feliciano, E. ;
Fritts, M. ;
Gerbier, G. ;
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. .
PHYSICAL REVIEW D, 2018, 97 (02)
[8]   Precision Measurement of the Proton Flux in Primary Cosmic Rays from Rigidity 1 GV to 1.8 TV with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station [J].
Aguilar, M. ;
Aisa, D. ;
Alpat, B. ;
Alvino, A. ;
Ambrosi, G. ;
Andeen, K. ;
Arruda, L. ;
Attig, N. ;
Azzarello, P. ;
Bachlechner, A. ;
Barao, F. ;
Barrau, A. ;
Barrin, L. ;
Bartoloni, A. ;
Basara, L. ;
Battarbee, M. ;
Battiston, R. ;
Bazo, J. ;
Becker, U. ;
Behlmann, M. ;
Beischer, B. ;
Berdugo, J. ;
Bertucci, B. ;
Bigongiari, G. ;
Bindi, V. ;
Bizzaglia, S. ;
Bizzarri, M. ;
Boella, G. ;
de Boer, W. ;
Bollweg, K. ;
Bonnivard, V. ;
Borgia, B. ;
Borsini, S. ;
Boschini, M. J. ;
Bourquin, M. ;
Burger, J. ;
Cadoux, F. ;
Cai, X. D. ;
Capell, M. ;
Caroff, S. ;
Casaus, J. ;
Cascioli, V. ;
Castellini, G. ;
Cernuda, I. ;
Cerreta, D. ;
Cervelli, F. ;
Chae, M. J. ;
Chang, Y. H. ;
Chen, A. I. ;
Chen, H. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2015, 114 (17)
[9]   Results from a Search for Dark Matter in the Complete LUX Exposure [J].
Akerib, D. S. ;
Alsum, S. ;
Araujo, H. M. ;
Bai, X. ;
Bailey, A. J. ;
Balajthy, J. ;
Beltrame, P. ;
Bernard, E. P. ;
Bernstein, A. ;
Biesiadzinski, T. P. ;
Boulton, E. M. ;
Bramante, R. ;
Bras, P. ;
Byram, D. ;
Cahn, S. B. ;
Carmona-Benitez, M. C. ;
Chan, C. ;
Chiller, A. A. ;
Chiller, C. ;
Currie, A. ;
Cutter, J. E. ;
Davison, T. J. R. ;
Dobi, A. ;
Dobson, J. E. Y. ;
Druszkiewicz, E. ;
Edwards, B. N. ;
Faham, C. H. ;
Fiorucci, S. ;
Gaitskell, R. J. ;
Gehman, V. M. ;
Ghag, C. ;
Gibson, K. R. ;
Gilchriese, M. G. D. ;
Hall, C. R. ;
Hanhardt, M. ;
Haselschwardt, S. J. ;
Hertel, S. A. ;
Hogan, D. P. ;
Horn, M. ;
Huang, D. Q. ;
Ignarra, C. M. ;
Ihm, M. ;
Jacobsen, R. G. ;
Ji, W. ;
Kamdin, K. ;
Kazkaz, K. ;
Khaitan, D. ;
Knoche, R. ;
Larsen, N. A. ;
Lee, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (02)
[10]   Measurement of the cosmic ray proton spectrum from 40 GeV to 100 TeV with the DAMPE satellite [J].
An, Q. ;
Asfandiyarov, R. ;
Azzarello, P. ;
Bernardini, P. ;
Bi, X. J. ;
Cai, M. S. ;
Chang, J. ;
Chen, D. Y. ;
Chen, H. F. ;
Chen, J. L. ;
Chen, W. ;
Cui, M. Y. ;
Cui, T. S. ;
Dai, H. T. ;
D'Amone, A. ;
De Benedittis, A. ;
De Mitri, I. ;
Di Santo, M. ;
Ding, M. ;
Dong, T. K. ;
Dong, Y. F. ;
Dong, Z. X. ;
Donvito, G. ;
Droz, D. ;
Duan, J. L. ;
Duan, K. K. ;
D'Urso, D. ;
Fan, R. R. ;
Fan, Y. Z. ;
Fang, F. ;
Feng, C. Q. ;
Feng, L. ;
Fusco, P. ;
Gallo, V. ;
Gan, F. J. ;
Gao, M. ;
Gargano, F. ;
Gong, K. ;
Gong, Y. Z. ;
Guo, D. Y. ;
Guo, J. H. ;
Guo, X. L. ;
Han, S. X. ;
Hu, Y. M. ;
Huang, G. S. ;
Huang, X. Y. ;
Huang, Y. Y. ;
Ionica, M. ;
Jiang, W. ;
Jin, X. .
SCIENCE ADVANCES, 2019, 5 (09)