Exploring new physics with O(keV) electron recoils in direct detection experiments
Notice bibliographique
Résumé
Motivated by the recent XENON1T results, we explore various new physics models that can be discovered through searches for electron recoils in O(keV)-threshold direct-detection experiments. First, we consider the absorption of axion-like particles, dark photons, and scalars, either as dark matter relics or being produced directly in the Sun. In the latter case, we find that keV mass bosons produced in the Sun provide an adequate fit to the data but are excluded by stellar cooling constraints. We address this tension by introducing a novel Chameleon-like axion model, which can explain the excess while evading the stellar bounds. We find that absorption of bosonic dark matter provides a viable explanation for the excess only if the dark matter is a dark photon or an axion. In the latter case, photophobic axion couplings are necessary to avoid X-ray constraints. Second, we analyze models of dark matter-electron scattering to determine which models might explain the excess. Standard scattering of dark matter with electrons is generically in conflict with data from lower-threshold experiments. Momentum-dependent interactions with a heavy mediator can fit the data with dark matter mass heavier than a GeV but are generically in tension with collider constraints. Next, we consider dark matter consisting of two (or more) states that have a small mass splitting. The exothermic (down)scattering of the heavier state to the lighter state can fit the data for keV mass splittings. Finally, we consider a subcomponent of dark matter that is accelerated by scattering off cosmic rays, finding that dark matter interacting though an O(100 keV)-mass mediator can fit the data. The cross sections required in this scenario are, however, typically challenged by complementary probes of the light mediator. Throughout our study, we implement an unbinned Monte Carlo analysis and use an improved energy reconstruction of the XENON1T events.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».