Precision measurement of Compton scattering in silicon with a skipper CCD for dark matter detection
Notice bibliographique
Résumé
Experiments aiming to directly detect dark matter through particle recoils can achieve energy thresholds of $\mathcal{O}(10\text{ }\text{ }\mathrm{eV})$. In this regime, ionization signals from small-angle Compton scatters of environmental $\ensuremath{\gamma}$ rays constitute a significant background. Monte Carlo simulations used to build background models have not been experimentally validated at these low energies. We report a precision measurement of Compton scattering on silicon atomic shell electrons down to 23 eV. A skipper charge-coupled device with single-electron resolution, developed for the DAMIC-M experiment, was exposed to a $^{241}\text{Am}$ $\ensuremath{\gamma}$-ray source over several months. Features associated with the silicon K-, ${\mathrm{L}}_{1}$-, and ${\mathrm{L}}_{2,3}$-shells are clearly identified, and scattering on valence electrons is detected for the first time below 100 eV. We find that the relativistic impulse approximation for Compton scattering, which is implemented in Monte Carlo simulations commonly used by direct detection experiments, does not reproduce the measured spectrum below 0.5 keV. The data are in better agreement with ab initio calculations originally developed for x-ray absorption spectroscopy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».