Модуляция сигнала при обнаружении холодной тёмной материи

Если слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMPs) составляют тёмную материю в галактическом гало, их можно обнаружить с помощью ионизационных детекторов с низким фоном, уже находящихся в эксплуатации, или низкотемпературных устройств, разрабатываемых в настоящее время. При обнаружении WIMPs малой массы или WIMPs со спин-зависимым взаимодействием с ядрами (например, фотино) основной технической трудностью является достижение очень низких порогов (≲ keV) в больших детекторах (∼ kg) с низким уровнем фонового шума. Мы представляем аналитическое описание обнаружения WIMPs и показываем, что сезонная модуляция сигнала может использоваться для обнаружения WIMPs даже при низких отношениях сигнал/фон, устраняя тем самым необходимость достижения очень низких энергетических порогов. Следовательно, перспективы обнаружения различных кандидатов в холодную тёмную материю могут быть более благоприятными, чем считалось ранее. Мы подробно обсуждаем характеристики детекторов, необходимые для ряда кандидатов в WIMPs, и тщательно рассчитываем ожидаемые скорости событий для нескольких существующих и предлагаемых детекторов.