Halo-independent methods for inelastic dark matter scattering

被引：49

作者：

Bozorgnia, Nassim ^{[1
]}

Herrero-Garcia, Juan ^{[2
,3
]}

Schwetz, Thomas ^{[1
]}

Zupan, Jure ^{[4
]}

机构：

[1] Max Planck Inst Kernphys, D-69117 Heidelberg, Germany

[2] Univ Valencia, CSIC, Dept Fis Teor, Valencia 46071, Spain

[3] Univ Valencia, CSIC, IFIC, Valencia 46071, Spain

[4] Univ Cincinnati, Dept Phys, Cincinnati, OH 45221 USA

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2013年 / 07期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

dark matter theory; dark matter experiments; MODULATION;

D O I：

10.1088/1475-7516/2013/07/049

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We present halo-independent methods to analyze the results of dark matter direct detection experiments assuming inelastic scattering. We focus on the annual modulation signal reported by DAMA/LIBRA and present three different halo-independent tests. First, we compare it to the upper limit on the unmodulated rate from XENON100 using (a) the trivial requirement that the amplitude of the annual modulation has to be smaller than the bound on the unmodulated rate, and (b) a bound on the annual modulation amplitude based on an expansion in the Earth's velocity. The third test uses the special predictions of the signal shape for inelastic scattering and allows for an internal consistency check of the data without referring to any astrophysics. We conclude that a strong conflict between DAMA/LIBRA and XENON100 in the framework of spin-independent inelastic scattering can be established independently of the local properties of the dark matter halo.

引用

页数：15

共 39 条

[1] Results from a Low-Energy Analysis of the CDMS II Germanium Data [J].

Ahmed, Z. ;

Akerib, D. S. ;

Arrenberg, S. ;

Bailey, C. N. ;

Balakishiyeva, D. ;

Baudis, L. ;

Bauer, D. A. ;

Brink, P. L. ;

Bruch, T. ;

Bunker, R. ;

Cabrera, B. ;

Caldwell, D. O. ;

Cooley, J. ;

do Couto e Silva, E. ;

Cushman, P. ;

Daal, M. ;

DeJongh, F. ;

Di Stefano, P. ;

Dragowsky, M. R. ;

Duong, L. ;

Fallows, S. ;

Figueroa-Feliciano, E. ;

Filippini, J. ;

Fox, J. ;

Fritts, M. ;

Golwala, S. R. ;

Hall, J. ;

Hennings-Yeomans, R. ;

Hertel, S. A. ;

Holmgren, D. ;

Hsu, L. ;

Huber, M. E. ;

Kamaev, O. ;

Kiveni, M. ;

Kos, M. ;

Leman, S. W. ;

Liu, S. ;

Mahapatra, R. ;

Mandic, V. ;

McCarthy, K. A. ;

Mirabolfathi, N. ;

Moore, D. ;

Nelson, H. ;

Ogburn, R. W. ;

Phipps, A. ;

Pyle, M. ;

Qiu, X. ;

Ramberg, E. ;

Rau, W. ;

Reisetter, A. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (13)

[2] Dark Matter Search Results from the CDMS II Experiment [J].

Ahmed, Z. ;

Akerib, D. S. ;

Arrenberg, S. ;

Bailey, C. N. ;

Balakishiyeva, D. ;

Baudis, L. ;

Bauer, D. A. ;

Brink, P. L. ;

Bruch, T. ;

Bunker, R. ;

Cabrera, B. ;

Caldwell, D. O. ;

Cooley, J. ;

Cushman, P. ;

Daal, M. ;

DeJongh, F. ;

Dragowsky, M. R. ;

Duong, L. ;

Fallows, S. ;

Figueroa-Feliciano, E. ;

Filippini, J. ;

Fritts, M. ;

Golwala, S. R. ;

Grant, D. R. ;

Hall, J. ;

Hennings-Yeomans, R. ;

Hertel, S. A. ;

Holmgren, D. ;

Hsu, L. ;

Huber, M. E. ;

Kamaev, O. ;

Kiveni, M. ;

Kos, M. ;

Leman, S. W. ;

Mahapatra, R. ;

Mandic, V. ;

McCarthy, K. A. ;

Mirabolfathi, N. ;

Moore, D. ;

Nelson, H. ;

Ogburn, R. W. ;

Phipps, A. ;

Pyle, M. ;

Qiu, X. ;

Ramberg, E. ;

Rau, W. ;

Reisetter, A. ;

Saab, T. ;

Sadoulet, B. ;

Sander, J. .

SCIENCE, 2010, 327 (5973) :1619-1621

[3] Search for Light Dark Matter in XENON10 Data [J].

Angle, J. ;

Aprile, E. ;

Arneodo, F. ;

Baudis, L. ;

Bernstein, A. ;

Bolozdynya, A. I. ;

Coelho, L. C. C. ;

Dahl, C. E. ;

DeViveiros, L. ;

Ferella, A. D. ;

Fernandes, L. M. P. ;

Fiorucci, S. ;

Gaitskell, R. J. ;

Giboni, K. L. ;

Gomez, R. ;

Hasty, R. ;

Kastens, L. ;

Kwong, J. ;

Lopes, J. A. M. ;

Madden, N. ;

Manalaysay, A. ;

Manzur, A. ;

McKinsey, D. N. ;

Monzani, M. E. ;

Ni, K. ;

Oberlack, U. ;

Orboeck, J. ;

Plante, G. ;

Santorelli, R. ;

dos Santos, J. M. F. ;

Schulte, S. ;

Shagin, P. ;

Shutt, T. ;

Sorensen, P. ;

Winant, C. ;

Yamashita, M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (05)

[4] Results from 730 kg days of the CRESST-II Dark Matter search [J].

Angloher, G. ;

Bauer, M. ;

Bavykina, I. ;

Bento, A. ;

Bucci, C. ;

Ciemniak, C. ;

Deuter, G. ;

von Feilitzsch, F. ;

Hauff, D. ;

Huff, P. ;

Isaila, C. ;

Jochum, J. ;

Kiefer, M. ;

Kimmerle, M. ;

Lanfranchi, J. -C. ;

Petricca, F. ;

Pfister, S. ;

Potzel, W. ;

Proebst, F. ;

Reindl, F. ;

Roth, S. ;

Rottler, K. ;

Sailer, C. ;

Schaffner, K. ;

Schmaler, J. ;

Scholl, S. ;

Seidel, W. ;

v. Sivers, M. ;

Stodolsky, L. ;

Strandhagen, C. ;

Strauss, R. ;

Tanzke, A. ;

Usherov, I. ;

Wawoczny, S. ;

Willers, M. ;

Zoeller, A. .

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2012, 72 (04) :1-22

[5] Dark Matter Results from 225 Live Days of XENON100 Data [J].

Aprile, E. ;

Alfonsi, M. ;

Arisaka, K. ;

Arneodo, F. ;

Balan, C. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Behrens, A. ;

Beltrame, P. ;

Bokeloh, K. ;

Brown, E. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Chen, W. -T. ;

Choi, B. ;

Cline, D. ;

Colijn, A. P. ;

Contreras, H. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

Duchovni, E. ;

Fattori, S. ;

Ferella, A. D. ;

Fulgione, W. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Ghag, C. ;

Giboni, K. -L. ;

Goetzke, L. W. ;

Grignon, C. ;

Gross, E. ;

Hampel, W. ;

Kaether, F. ;

Kish, A. ;

Lamblin, J. ;

Landsman, H. ;

Lang, R. F. ;

Le Calloch, M. ;

Levy, C. ;

Lim, K. E. ;

Lin, Q. ;

Lindemann, S. ;

Lindner, M. ;

Lopes, J. A. M. ;

Lung, K. ;

Undagoitia, T. Marrodan ;

Massoli, F. V. ;

Fernandez, A. J. Melgarejo ;

Meng, Y. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 109 (18)

[6] Implications on inelastic dark matter from 100 live days of XENON100 data [J].

Aprile, E. ;

Arisaka, K. ;

Arneodo, F. ;

Askin, A. ;

Baudis, L. ;

Behrens, A. ;

Bokeloh, K. ;

Brown, E. ;

Bruch, T. ;

Bruno, G. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Chen, W. -T. ;

Choi, B. ;

Cline, D. ;

Duchovni, E. ;

Fattori, S. ;

Ferella, A. D. ;

Gao, F. ;

Giboni, K. -L. ;

Gross, E. ;

Kish, A. ;

Lam, C. W. ;

Lamblin, J. ;

Lang, R. F. ;

Levy, C. ;

Lim, K. E. ;

Lin, Q. ;

Lindemann, S. ;

Lindner, M. ;

Lopes, J. A. M. ;

Lung, K. ;

Undagoitia, T. Marrodan ;

Mei, Y. ;

Fernandez, A. J. Melgarejo ;

Ni, K. ;

Oberlack, U. ;

Orrigo, S. E. A. ;

Pantic, E. ;

Persiani, R. ;

Plante, G. ;

Ribeiro, A. C. C. ;

Santorelli, R. ;

dos Santos, J. M. F. ;

Sartorelli, G. ;

Schumann, M. ;

Selvi, M. ;

Shagin, P. ;

Simgen, H. ;

Teymourian, A. ;

Thers, D. .

PHYSICAL REVIEW D, 2011, 84 (06)

[7] Chasing a consistent picture for dark matter direct searches [J].

Arina, Chiara .

PHYSICAL REVIEW D, 2012, 86 (12)

[8] New results from DAMA/LIBRA [J].

Bernabei, R. ;

Belli, P. ;

Cappella, F. ;

Cerulli, R. ;

Dai, C. J. ;

d'Angelo, A. ;

He, H. L. ;

Incicchitti, A. ;

Kuang, H. H. ;

Ma, X. H. ;

Montecchia, F. ;

Nozzoli, F. ;

Prosperi, D. ;

Sheng, X. D. ;

Wang, R. G. ;

Ye, Z. P. .

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2010, 67 (1-2) :39-49

[9]

Bozorgnia N., UNPUB

[10] Channeling in direct dark matter detection I: channeling fraction in NaI (Tl) crystals [J].

Bozorgnia, Nassim ;

Gelmini, Graciela B. ;

Gondolo, Paolo .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2010, (11)

← 1 2 3 4 →