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高能物理 - 现象学

arXiv:2408.12144 (hep-ph)
[提交于 2024年8月22日 ]

标题: 轻暗物质-核子散射的新限制

标题: New Limits on Light Dark Matter-Nucleon Scattering

Authors:Peter Cox, Matthew J. Dolan, Joshua Wood
摘要: 我们推导出强相互作用、亚GeV质量暗物质的新界限。 首先,我们表明与光子的一环相互作用足以在MeV温度下维持暗物质与标准模型粒子之间的平衡,从而产生来自大爆炸核合成和宇宙微波背景的约束。 利用手征微扰理论,我们发现这导致了暗物质-核子散射截面的上限,比现有的天体物理约束强几个数量级。 此外,我们计算了来自稀有K介子衰变的新界限,并发现这些提供了更强的约束。 我们的结果对未来旨在搜索MeV尺度暗物质的直接探测实验具有重要意义。
摘要: We derive new bounds on hadronically-interacting, sub-GeV mass dark matter. First, we show that one-loop interactions with photons can be sufficient to maintain equilibrium between the dark matter and Standard Model sectors at MeV temperatures, resulting in constraints from Big Bang Nucleosynthesis and the Cosmic Microwave Background. Using chiral perturbation theory, we find that this leads to an upper bound on the dark-matter--nucleon scattering cross-section that is orders of magnitude stronger than existing astrophysical constraints. Furthermore, we compute new bounds from rare Kaon decays and find that these provide even stronger constraints. Our results have implications for future direct detection experiments aiming to search for MeV-scale dark matter.
评论: 11页,4图
主题: 高能物理 - 现象学 (hep-ph)
引用方式: arXiv:2408.12144 [hep-ph]
  (或者 arXiv:2408.12144v1 [hep-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.12144
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Peter Cox [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2024 年 8 月 22 日 06:09:21 UTC (1,176 KB)
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