Optimized velocity distributions for direct dark matter detection

被引：18
作者：
Ibarra, Alejandro [1 ,2 ]
Rappelt, Andreas [1 ]
机构：
[1] Tech Univ Munich, Phys Dept T30d, James Franck Str, D-85748 Garching, Germany
[2] Korea Inst Adv Study, Sch Phys, Seoul 02455, South Korea
来源：
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2017年 / 08期
关键词：
dark matter theory; dark matter experiments; ANNUAL MODULATION; MILKY; MASS; SEARCH; MODELS; LIMITS; PHASE; DISK; KPC; SUN;
D O I：
10.1088/1475-7516/2017/08/039
中图分类号：
P1 [天文学];
学科分类号：
0704 ;
摘要：
We present a method to calculate, without making assumptions about the local dark matter velocity distribution, the maximal and minimal number of signal events in a direct detection experiment given a set of constraints from other direct detection experiments and/or neutrino telescopes. The method also allows to determine the velocity distribution that optimizes the signal rates. We illustrate our method with three concrete applications: i) to derive a halo-independent upper limit on the cross section from a set of null results, ii) to confront in a halo-independent way a detection claim to a set of null results and iii) to assess, in a halo-independent manner, the prospects for detection in a future experiment given a set of current null results.
引用
收藏
页数：30
相关论文
共 84 条
  • [1] Search for annihilating dark matter in the Sun with 3 years of IceCube data
    Aartsen, M. G.
    Ackermann, M.
    Adams, J.
    Aguilar, J. A.
    Ahlers, M.
    Ahrens, M.
    Altmann, D.
    Andeen, K.
    Anderson, T.
    Ansseau, I.
    Anton, G.
    Archinger, M.
    Arguelles, C.
    Auffenberg, J.
    Axani, S.
    Bai, X.
    Barwick, S. W.
    Baum, V.
    Bay, R.
    Beatty, J. J.
    Tjus, J. Becker
    Becker, K. -H.
    BenZvi, S.
    Berley, D.
    Bernardini, E.
    Bernhard, A.
    Besson, D. Z.
    Binder, G.
    Bindig, D.
    Bissok, M.
    Blaufuss, E.
    Blot, S.
    Bohm, C.
    Boerner, M.
    Bos, F.
    Bose, D.
    Boeser, S.
    Botner, O.
    Braun, J.
    Brayeur, L.
    Bretz, H. -P.
    Bron, S.
    Burgman, A.
    Carver, T.
    Casier, M.
    Cheung, E.
    Chirkin, D.
    Christov, A.
    Clark, K.
    Classen, L.
    [J]. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2017, 77 (03):
  • [2] Search for Low-Mass Weakly Interacting Massive Particles with SuperCDMS
    Agnese, R.
    Anderson, A. J.
    Asai, M.
    Balakishiyeva, D.
    Thakur, R. Basu
    Bauer, D. A.
    Beaty, J.
    Billard, J.
    Borgland, A.
    Bowles, M. A.
    Brandt, D.
    Brink, P. L.
    Bunker, R.
    Cabrera, B.
    Caldwell, D. O.
    Cerdeno, D. G.
    Chagani, H.
    Chen, Y.
    Cherry, M.
    Cooley, J.
    Cornell, B.
    Crewdson, C. H.
    Cushman, P.
    Daal, M.
    DeVaney, D.
    Di Stefano, P. C. F.
    Silva, E. Do Couto E.
    Doughty, T.
    Esteban, L.
    Fallows, S.
    Figueroa-Feliciano, E.
    Godfrey, G. L.
    Golwala, S. R.
    Hall, J.
    Hansen, S.
    Harris, H. R.
    Hertel, S. A.
    Hines, B. A.
    Hofer, T.
    Holmgren, D.
    Hsu, L.
    Huber, M. E.
    Jastram, A.
    Kamaev, O.
    Kara, B.
    Kelsey, M. H.
    Kenany, S.
    Kennedy, A.
    Kiveni, M.
    Koch, K.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 112 (24)
  • [3] Results from a Search for Dark Matter in the Complete LUX Exposure
    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.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (02)
  • [4] The Large Underground Xenon (LUX) experiment
    Akerib, D. S.
    Bai, X.
    Bedikian, S.
    Bernard, E.
    Bernstein, A.
    Bolozdynya, A.
    Bradley, A.
    Byram, D.
    Cahn, S. B.
    Camp, C.
    Carmona-Benitez, M. C.
    Carr, D.
    Chapman, J. J.
    Chiller, A.
    Chiller, C.
    Clark, K.
    Classen, T.
    Coffey, T.
    Curioni, A.
    Dahl, E.
    Dazeley, S.
    de Viveiros, L.
    Dobi, A.
    Dragowsky, E.
    Druszkiewicz, E.
    Edwards, B.
    Faham, C. H.
    Fiorucci, S.
    Gaitskell, R. J.
    Gibson, K. R.
    Gilchriese, M.
    Hall, C.
    Hanhardt, M.
    Holbrook, B.
    Ihm, M.
    Jacobsen, R. G.
    Kastens, L.
    Kazkaz, K.
    Knoche, R.
    Kyre, S.
    Kwong, J.
    Lander, R.
    Larsen, N. A.
    Lee, C.
    Leonard, D. S.
    Lesko, K. T.
    Lindote, A.
    Lopes, M. I.
    Lyashenko, A.
    Malling, D. C.
    [J]. NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2013, 704 : 111 - 126
  • [5] The ZEPLIN-III dark matter detector:: Instrument design, manufacture and commissioning
    Akimov, D. Yu.
    Alner, G. J.
    Araujo, H. M.
    Bewick, A.
    Bungau, C.
    Burenkov, A. A.
    Carson, M. J.
    Chagani, H.
    Chepel, V.
    Cline, D.
    Davidge, D.
    Daw, E.
    Dawson, J.
    Durkin, T.
    Edwards, B.
    Gamble, T.
    Chag, C.
    Hollingworth, R. J.
    Howard, A. S.
    Jones, W. G.
    Joshi, M.
    Mavrokoridis, K.
    Korolkova, E.
    Kovalenko, A.
    Kudryavtsev, V. A.
    Kuznetsov, I. S.
    Lawson, T.
    Lebedenko, V. N.
    Lewin, J. D.
    Lightfoot, P.
    Lindote, A.
    Liubarsky, I.
    Lopes, M. I.
    Luscher, R.
    McMillan, J. E.
    Majewski, P.
    Morgan, B.
    Muna, D.
    Murphy, A. S.
    Neves, F.
    Nicklin, G. G.
    Paling, S. M.
    Muna, D.
    da Cunha, J. Pinto
    Plank, S. J. S.
    Preece, R.
    Quenby, J. J.
    Robinson, M.
    Silva, C.
    Solovov, V. N.
    [J]. ASTROPARTICLE PHYSICS, 2007, 27 (01) : 46 - 60
  • [6] Dark Matter Search Results from the PICO-60C3F8 Bubble Chamber
    Amole, C.
    Ardid, M.
    Arnquist, I. J.
    Asner, D. M.
    Baxter, D.
    Behnke, E.
    Bhattacharjee, P.
    Borsodi, H.
    Bou-Cabo, M.
    Campion, P.
    Cao, G.
    Chen, C. J.
    Chowdhury, U.
    Clark, K.
    Collar, J. I.
    Cooper, P. S.
    Crisler, M.
    Crowder, G.
    Dahl, C. E.
    Das, M.
    Fallows, S.
    Farine, J.
    Felis, I.
    Filgas, R.
    Girard, F.
    Giroux, G.
    Hall, J.
    Harris, O.
    Hoppe, E. W.
    Jin, M.
    Krauss, C. B.
    Laurin, M.
    Lawson, I.
    Leblanc, A.
    Levine, I.
    Lippincott, W. H.
    Mamedov, F.
    Maurya, D.
    Mitra, P.
    Nania, T.
    Neilson, R.
    Noble, A. J.
    Olson, S.
    Ortega, A.
    Plante, A.
    Podviyanuk, R.
    Priya, S.
    Robinson, A. E.
    Roeder, A.
    Rucinski, R.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 118 (25)
  • [7] Dark Matter Search Results from the PICO-2L C3F8 Bubble Chamber
    Amole, C.
    Ardid, M.
    Asner, D. M.
    Baxter, D.
    Behnke, E.
    Bhattacharjee, P.
    Borsodi, H.
    Bou-Cabo, M.
    Brice, S. J.
    Broemmelsiek, D.
    Clark, K.
    Collar, J. I.
    Cooper, P. S.
    Crisler, M.
    Dahl, C. E.
    Daley, S.
    Das, M.
    Debris, F.
    Dhungana, N.
    Farine, J.
    Felis, I.
    Filgas, R.
    Fines-Neuschild, M.
    Girard, F.
    Giroux, G.
    Hai, M.
    Hall, J.
    Harris, O.
    Jackson, C. M.
    Jin, M.
    Krauss, C. B.
    Lafreniere, M.
    Laurin, M.
    Lawson, I.
    Levine, I.
    Lippincott, W. H.
    Mann, E.
    Martin, J. P.
    Maurya, D.
    Mitra, P.
    Neilson, R.
    Noble, A. J.
    Plante, A.
    Podviianiuk, R. B.
    Priya, S.
    Robinson, A. E.
    Ruschman, M.
    Scallon, O.
    Seth, S.
    Sonnenschein, A.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2015, 114 (23)
  • [8] Halo-independent direct detection analyses without mass assumptions
    Anderson, Adam J.
    Fox, Patrick J.
    Kahn, Yonatan
    McCullough, Matthew
    [J]. JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2015, (10):
  • [9] [Anonymous], ARXIV150902910
  • [10] [Anonymous], ARXIV10021912
123456789