Search for dark matter in the form of hidden photons and axion-like particles in the XMASS detector

被引：33

作者：

Abe, K. ^{[1
,4
]}

Hiraide, K. ^{[1
,4
]}

Ichimura, K. ^{[1
,4
]}

Kishimoto, Y. ^{[1
,4
]}

Kobayashi, K. ^{[1
]}

Kobayashi, M. ^{[1
,4
]}

Moriyama, S. ^{[1
,4
]}

Nakahata, M. ^{[1
,4
]}

Ogawa, H. ^{[1
,4
,12
]}

Sato, K. ^{[1
]}

Sekiya, H. ^{[1
,4
]}

Suzuki, T. ^{[1
]}

Takachio, O. ^{[1
]}

Takeda, A. ^{[1
,4
]}

Tasaka, S. ^{[1
]}

Yamashita, M. ^{[1
,4
]}

Yang, B. S. ^{[1
,4
,13
]}

Kim, N. Y. ^{[2
]}

Kim, Y. D. ^{[2
]}

Itow, Y. ^{[3
,5
]}

Kanzawa, K. ^{[3
]}

Masuda, K. ^{[3
]}

Martens, K. ^{[4
]}

Suzuki, Y. ^{[4
]}

Xu, B. D. ^{[4
]}

Miuchi, K. ^{[6
]}

Oka, N. ^{[6
]}

Takeuchi, Y. ^{[4
,6
]}

Kim, Y. H. ^{[2
,7
]}

Lee, K. B. ^{[7
]}

Lee, M. K. ^{[7
]}

Fukuda, Y. ^{[8
]}

Miyasaka, M. ^{[9
]}

Nishijima, K. ^{[9
]}

Fushimi, K. ^{[10
]}

Kanzaki, G. ^{[10
]}

Nakamura, S. ^{[11
]}

机构：

[1] Univ Tokyo, Inst Cosm Ray Res, Kamioka Observ, Gifu 5061205, Japan

[2] Inst for Basic Sci Korea, Ctr Underground Phys, 70 Yuseong Daero 1689 Gil, Daejeon 305811, South Korea

[3] Nagoya Univ, Inst Space Earth Environm Res, Nagoya, Aichi 4648601, Japan

[4] Univ Tokyo, Kavli Inst Phys & Math Universe WPI, Kashiwa, Chiba 2778582, Japan

[5] Nagoya Univ, Kobayashi Maskawa Inst Origin Particles & Univers, Chikusa Ku, Furo Cho, Nagoya, Aichi 4648602, Japan

[6] Kobe Univ, Dept Phys, Kobe, Hyogo 6578501, Japan

[7] Korea Res Inst Stand & Sci, Daejeon 305340, South Korea

[8] Miyagi Univ Educ, Dept Phys, Sendai, Miyagi 9800845, Japan

[9] Tokai Univ, Dept Phys, Hiratsuka, Kanagawa 2591292, Japan

[10] Tokushima Univ, Dept Phys, 2-1 Minami Josanjimacho, Tokushima, Tokushima 7708506, Japan

[11] Yokohama Natl Univ, Fac Engn, Dept Phys, Yokohama, Kanagawa 2408501, Japan

[12] Nihon Univ, Dept Phys, Coll Sci & Technol, Chiyoda Ku, Tokyo 1018308, Japan

[13] Inst for Basic Sci Korea, Ctr Axion & Precis Phys Res, Daejeon 34051, South Korea

来源：

PHYSICS LETTERS B | 2018年 / 787卷

基金：

新加坡国家研究基金会;

关键词：

Dark matter; Hidden photon; Axion-like particle; Low background; Liquid xenon;

D O I：

10.1016/j.physletb.2018.10.050

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Hidden photons and axion-like particles are candidates for cold dark matter if they were produced non-thermally in the early universe. We conducted a search for both of these bosons using 800 live-days of data from the XMASS detector with 327 kg of liquid xenon in the fiducial volume. No significant signal was observed, and thus we set constraints on the alpha'/alpha parameter related to kinetic mixing of hidden photons and the coupling constant g(Ae) of axion-like particles in the mass range from 40 to 120 keV/c(2), resulting in alpha'/alpha < 6 x 10(-26) and g(Ae) < 4 x 10(-13). These limits are the most stringent over this mass range derived from both direct and indirect searches to date. (C) 2018 The Author. Published by Elsevier B.V.

引用

页码：153 / 158

页数：6

共 21 条

[1] Improved search for two-neutrino double electron capture on 124Xe and 126Xe using particle identification in XMASS-I [J].

Abe, K. ;

Hiraide, K. ;

Ichimura, K. ;

Kishimoto, Y. ;

Kobayashi, K. ;

Kobayashi, M. ;

Moriyama, S. ;

Nakahata, M. ;

Norita, T. ;

Ogawa, H. ;

Sato, K. ;

Sekiya, H. ;

Takachio, O. ;

Takeda, A. ;

Tasaka, S. ;

Yamashita, M. ;

Yang, B. S. ;

Kim, N. Y. ;

Kim, Y. D. ;

Itow, Y. ;

Kanzawa, K. ;

Kegasa, R. ;

Masuda, K. ;

Takiya, H. ;

Fushimi, K. ;

Kanzaki, G. ;

Martens, K. ;

Suzuki, Y. ;

Xu, B. D. ;

Fujita, R. ;

Hosokawa, K. ;

Miuchi, K. ;

Oka, N. ;

Takeuchi, Y. ;

Kim, Y. H. ;

Lee, K. B. ;

Lee, M. K. ;

Fukuda, Y. ;

Miyasaka, M. ;

Nishijima, K. ;

Nakamura, S. .

PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS, 2018, 2018 (05)

[2] Direct dark matter search by annual modulation with 2.7 years of XMASS-I data [J].

Abe, K. ;

Hiraide, K. ;

Ichimura, K. ;

Kishimoto, Y. ;

Kobayashi, K. ;

Kobayashi, M. ;

Moriyama, S. ;

Nakahata, M. ;

Norita, T. ;

Ogawa, H. ;

Sato, K. ;

Sekiya, H. ;

Takachio, O. ;

Takeda, A. ;

Tasaka, S. ;

Yamashita, M. ;

Yang, B. S. ;

Kim, N. Y. ;

Kim, Y. D. ;

Itow, Y. ;

Kanzawa, K. ;

Kegasa, R. ;

Masuda, K. ;

Takiya, H. ;

Fushimi, K. ;

Kanzaki, G. ;

Martens, K. ;

Suzuki, Y. ;

Xu, B. D. ;

Fujita, R. ;

Hosokawa, K. ;

Miuchi, K. ;

Oka, N. ;

Takeuchi, Y. ;

Kim, Y. H. ;

Lee, K. B. ;

Lee, M. K. ;

Fukuda, Y. ;

Miyasaka, M. ;

Nishijima, K. ;

Nakamura, S. .

PHYSICAL REVIEW D, 2018, 97 (10)

[3] Search for Bosonic Superweakly Interacting Massive Dark Matter Particles with the XMASS-I Detector [J].

Abe, K. ;

Hieda, K. ;

Hiraide, K. ;

Hirano, S. ;

Kishimoto, Y. ;

Ichimura, K. ;

Kobayashi, K. ;

Moriyama, S. ;

Nakagawa, K. ;

Nakahata, M. ;

Ogawa, H. ;

Oka, N. ;

Sekiya, H. ;

Shinozaki, A. ;

Suzuki, Y. ;

Takeda, A. ;

Takachio, O. ;

Umemoto, D. ;

Yamashita, M. ;

Yang, B. S. ;

Tasaka, S. ;

Liu, J. ;

Martens, K. ;

Hosokawa, K. ;

Miuchi, K. ;

Murata, A. ;

Onishi, Y. ;

Otsuka, Y. ;

Takeuchi, Y. ;

Kim, Y. H. ;

Lee, K. B. ;

Lee, M. K. ;

Lee, J. S. ;

Fukuda, Y. ;

Itow, Y. ;

Masuda, K. ;

Takiya, H. ;

Uchida, H. ;

Kim, N. Y. ;

Kim, Y. D. ;

Kusaba, F. ;

Nishijima, K. ;

Fujii, K. ;

Murayama, I. ;

Nakamura, S. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 113 (12)

[4] XMASS detector [J].

Abe, K. ;

Hieda, K. ;

Hiraide, K. ;

Hirano, S. ;

Kishimoto, Y. ;

Kobayashi, K. ;

Moriyama, S. ;

Nakagawa, K. ;

Nakahata, M. ;

Nishiie, H. ;

Ogawa, H. ;

Oka, N. ;

Sekiya, H. ;

Shinozaki, A. ;

Suzuki, Y. ;

Takeda, A. ;

Takachio, O. ;

Ueshima, K. ;

Umemoto, D. ;

Yamashita, M. ;

Yang, B. S. ;

Tasaka, S. ;

Liu, J. ;

Martens, K. ;

Hosokawa, K. ;

Miuchi, K. ;

Murata, A. ;

Onishi, Y. ;

Otsuka, Y. ;

Takeuchi, Y. ;

Kim, Y. H. ;

Lee, K. B. ;

Lee, M. K. ;

Lee, J. S. ;

Fukuda, Y. ;

Itow, Y. ;

Nishitani, Y. ;

Masuda, K. ;

Takiya, H. ;

Uchida, H. ;

Kim, N. Y. ;

Kim, Y. D. ;

Kusaba, F. ;

Motoki, D. ;

Nishijima, K. ;

Fujii, K. ;

Murayama, I. ;

Nakamura, S. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2013, 716 :78-85

[5]

Abe K., 2018, ARXIV180402180ASTROP

[6] New Limits on Bosonic Dark Matter, Solar Axions, Pauli Exclusion Principle Violation, and Electron Decay from the MAJORANA DEMONSTRATOR [J].

Abgrall, N. ;

Arnquist, I. J. ;

Avignone, F. T., III ;

Barabash, A. S. ;

Bertrand, F. E. ;

Bradley, A. W. ;

Brudanin, V. ;

Busch, M. ;

Buuck, M. ;

Caldwell, T. S. ;

Chan, Y. -D. ;

Christofferson, C. D. ;

Chu, P. -H. ;

Cuesta, C. ;

Detwiler, J. A. ;

Dunagan, C. ;

Efremenko, Yu. ;

Ejiri, H. ;

Elliott, S. R. ;

GiIliss, T. ;

Giovanetti, G. K. ;

Goett, J. ;

Green, M. P. ;

Gruszko, J. ;

Guinn, I. S. ;

Guiseppe, V. E. ;

Haute, C. R. S. ;

Henning, R. ;

Hoppe, E. W. ;

Howard, S. ;

Howe, M. A. ;

Jasinski, B. R. ;

Keeter, K. J. ;

Kidd, M. F. ;

Konovalov, S. I. ;

Kouzes, R. T. ;

Lopez, A. M. ;

MacMullin, J. ;

Martin, R. D. ;

Massarczyk, R. ;

Meijer, S. J. ;

Mertens, S. ;

O'Shaughnessy, C. ;

Poon, A. W. P. ;

Radford, D. C. ;

Rager, J. ;

Reine, A. L. ;

Rielage, K. ;

Robertson, R. G. H. ;

Shanks, B. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (16)

[7] 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)

[8] Direct detection constraints on dark photon dark matter [J].

An, Haipeng ;

Pospelov, Maxim ;

Pradler, Josef ;

Ritz, Adam .

PHYSICS LETTERS B, 2015, 747 :331-338

[9] Search for bosonic super-WIMP interactions with the XENON100 experiment [J].

Aprile, E. ;

Aalbers, J. ;

Agostini, F. ;

Alfonsi, M. ;

Althueser, L. ;

Amaro, F. D. ;

Anthony, M. ;

Arneodo, F. ;

Barrow, P. ;

Baudis, L. ;

Bauermeister, B. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berger, T. ;

Breur, P. A. ;

Brown, A. ;

Brown, E. ;

Bruenner, S. ;

Bruno, G. ;

Budnik, R. ;

Buetikofer, L. ;

Calven, J. ;

Capelli, C. ;

Cardoso, J. M. R. ;

Cichon, D. ;

Coderre, D. ;

Colijn, A. P. ;

Conrad, J. ;

Cussonneau, J. P. ;

Decowski, M. P. ;

de Perio, P. ;

Di Gangi, P. ;

Di Giovanni, A. ;

Diglio, S. ;

Eurin, G. ;

Fei, J. ;

Ferella, A. D. ;

Fieguth, A. ;

Fulgione, W. ;

Rosso, A. Gallo ;

Galloway, M. ;

Gao, F. ;

Garbini, M. ;

Geis, C. ;

Goetzke, L. W. ;

Greene, Z. ;

Grignon, C. ;

Hasterok, C. ;

Hogenbirk, E. ;

Howlett, J. ;

Itay, R. .

PHYSICAL REVIEW D, 2017, 96 (12)

[10] WISPy cold dark matter [J].

Arias, Paola ;

Cadamuro, Davide ;

Goodsell, Mark ;

Jaeckel, Joerg ;

Redondo, Javier ;

Ringwald, Andreas .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, (06)

← 1 2 3 →