Constraining scalar singlet dark matter with CDMS, XENON and DAMA and prediction for direct detection rates

被引：34

作者：

Bandyopadhyay, Abhijit ^{[1
]}

Chakraborty, Sovan ^{[2
]}

Ghosal, Ambar ^{[2
]}

Majumdar, Debasish ^{[2
]}

机构：

[1] Ramakrishna Mission Vivekananda Univ, Belur Math 711202, Howrah, India

[2] Saha Inst Nucl Phys, Kolkata 700064, India

来源：

JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS | 2010年 / 11期

关键词：

Cosmology of Theories beyond the SM; Beyond Standard Model; SCATTERING; CLUSTER; MODEL; MASS;

D O I：

10.1007/JHEP11(2010)065

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：

We consider a simplest extension of the Standard Model (SM) through the incorporation of a real scalar singlet and an additional discrete Z(2) symmetry. The model admits the neutral scalar singlet to be stable and thus, a viable component of dark matter. We explore the parameter space of the model keeping in view the constraints arise from different dark matter direct detection experiments through WIMP-nucleon scattering. First of all, we have utilised the data obtained from CDMS, XENON-10 and XENON-100 collaborations. We further constraint the parameter space from the DAMA collaboration results (both with and without channelling) and CoGeNT collaboration results. Throughout our analysis, the constraint arises due to the observed relic density of dark matter reported by WMAP experiment, is also incorporated. Utilising all those constraints, on the model parameter space, we calculate the event rates and the annual variation of event rates in the context of a Liquid Argon Detector experiment.

引用

页数：17

共 43 条

[1]

AALSETH CE, ARXIV10024703

[2] Measurement of the Cosmic Ray e++e- Spectrum from 20 GeV to 1 TeV with the Fermi Large Area Telescope [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Battelino, M. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bogaert, G. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Carlson, P. ;

Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

Di Bernardo, G. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Edmonds, Y. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (18)

[3] An anomalous positron abundance in cosmic rays with energies 1.5-100 GeV [J].

Adriani, O. ;

Barbarino, G. C. ;

Bazilevskaya, G. A. ;

Bellotti, R. ;

Boezio, M. ;

Bogomolov, E. A. ;

Bonechi, L. ;

Bongi, M. ;

Bonvicini, V. ;

Bottai, S. ;

Bruno, A. ;

Cafagna, F. ;

Campana, D. ;

Carlson, P. ;

Casolino, M. ;

Castellini, G. ;

De Pascale, M. P. ;

De Rosa, G. ;

De Simone, N. ;

Di Felice, V. ;

Galper, A. M. ;

Grishantseva, L. ;

Hofverberg, P. ;

Koldashov, S. V. ;

Krutkov, S. Y. ;

Kvashnin, A. N. ;

Leonov, A. ;

Malvezzi, V. ;

Marcelli, L. ;

Menn, W. ;

Mikhailov, V. V. ;

Mocchiutti, E. ;

Orsi, S. ;

Osteria, G. ;

Papini, P. ;

Pearce, M. ;

Picozza, P. ;

Ricci, M. ;

Ricciarini, S. B. ;

Simon, M. ;

Sparvoli, R. ;

Spillantini, P. ;

Stozhkov, Y. I. ;

Vacchi, A. ;

Vannuccini, E. ;

Vasilyev, G. ;

Voronov, S. A. ;

Yurkin, Y. T. ;

Zampa, G. ;

Zampa, N. .

NATURE, 2009, 458 (7238) :607-609

[4] New Measurement of the Antiproton-to-Proton Flux Ratio up to 100 GeV in the Cosmic Radiation [J].

Adriani, O. ;

Barbarino, G. C. ;

Bazilevskaya, G. A. ;

Bellotti, R. ;

Boezio, M. ;

Bogomolov, E. A. ;

Bonechi, L. ;

Bongi, M. ;

Bonvicini, V. ;

Bottai, S. ;

Bruno, A. ;

Cafagna, F. ;

Campana, D. ;

Carlson, P. ;

Casolino, M. ;

Castellini, G. ;

De Pascale, M. P. ;

De Rosa, G. ;

Fedele, D. ;

Galper, A. M. ;

Grishantseva, L. ;

Hofverberg, P. ;

Leonov, A. ;

Koldashov, S. V. ;

Krutkov, S. Y. ;

Kvashnin, A. N. ;

Malvezzi, V. ;

Marcelli, L. ;

Menn, W. ;

Mikhailov, V. V. ;

Minori, M. ;

Mocchiutti, E. ;

Nagni, M. ;

Orsi, S. ;

Osteria, G. ;

Papini, P. ;

Pearce, M. ;

Picozza, P. ;

Ricci, M. ;

Ricciarini, S. B. ;

Simon, M. ;

Sparvoli, R. ;

Spillantini, P. ;

Stozhkov, Y. I. ;

Taddei, E. ;

Vacchi, A. ;

Vannuccini, E. ;

Vasilyev, G. ;

Voronov, S. A. ;

Yurkin, Y. T. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (05)

[5] 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

[6] Search for Axions with the CDMS Experiment [J].

Ahmed, Z. ;

Akerib, D. S. ;

Arrenberg, S. ;

Bailey, C. N. ;

Balakishiyeva, D. ;

Baudis, L. ;

Bauer, D. A. ;

Beaty, J. ;

Brink, P. L. ;

Bruch, T. ;

Bunker, R. ;

Cabrera, B. ;

Caldwell, D. O. ;

Cooley, J. ;

Cushman, P. ;

DeJongh, F. ;

Dragowsky, M. R. ;

Duong, L. ;

Figueroa-Feliciano, E. ;

Filippini, J. ;

Fritts, M. ;

Golwala, S. R. ;

Grant, D. R. ;

Hall, J. ;

Hennings-Yeomans, R. ;

Hertel, S. ;

Holmgren, D. ;

Hsu, L. ;

Huber, M. E. ;

Kamaev, O. ;

Kiveni, M. ;

Kos, M. ;

Leman, S. W. ;

Mahapatra, R. ;

Mandic, V. ;

Moore, D. ;

McCarthy, K. A. ;

Mirabolfathi, N. ;

Nelson, H. ;

Ogburn, R. W. ;

Pyle, M. ;

Qiu, X. ;

Ramberg, E. ;

Rau, W. ;

Reisetter, A. ;

Saab, T. ;

Sadoulet, B. ;

Sander, J. ;

Schnee, R. W. ;

Seitz, D. N. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 103 (14)

[7]

ANDREAS S, ARXIV09050785

[8] WIMP dark matter, Higgs exchange and DAMA [J].

Andreas, Sarah ;

Hambye, Thomas ;

Tytgat, Michel H. G. .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2008, (10)

[9] First results from the XENON10 dark matter experiment at the Gran Sasso National Laboratory [J].

Angle, J. ;

Aprile, E. ;

Arneodo, F. ;

Baudis, L. ;

Bernstein, A. ;

Bolozdynya, A. ;

Brusov, P. ;

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. ;

Shagin, P. ;

Shutt, T. ;

Sorensen, P. ;

Schulte, S. ;

Winant, C. ;

Yamashita, M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 100 (02)

[10] Liquid xenon detectors for particle physics and astrophysics [J].

Aprile, E. ;

Doke, T. .

REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 2010, 82 (03) :2053-2097

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