Pesquisas de matéria escura com um conjunto de sensores supercondutores de limite de 13 meV

Muitos modelos de matéria escura bem motivados prevêem depósitos de energia na escala meV em interações com experimentos terrestres, mas este regime é difícil de sondar devido à falta de detectores quânticos únicos maduros. Aqui relatamos os resultados do QUALIPHIDE (QUAntum LImited Photons In the Dark Experiment), uma pesquisa criogênica de matéria escura usando uma matriz de pixels de $ 41 $ de detectores de indutância cinética de microondas com resolução de energia com um limite de $ 13 $ meV.

Uma análise cega de $22$ horas de dados não mostra nenhum excesso significativo, estabelecendo as restrições mais fortes no parâmetro de mistura cinética de fótons ocultos $χ$ na faixa de massa de $13$-$90$ meV/$c^2$, atingindo $1, 5\times10^{-12}$ em $50$ meV/$c^2$. Tanto indivíduos como organizações que trabalham com arXivLabs abraçaram e aceitaram nossos valores de abertura, comunidade, excelência e privacidade dos dados do usuário.

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O design experimental, com pixels dentro e fora de foco para a busca de fótons ocultos, permite um modelo de fundo baseado em dados, dando potencial de descoberta ao experimento. Uma análise cega de $22$ horas de dados não mostra excesso significativo, estabelecendo as restrições mais fortes no parâmetro de mistura cinética de fótons ocultos $\chi$ na faixa de massa de $13$-$90$ meV/$c^2$, atingindo $1, 5\times10^{-12}$ em $50$ meV/$c^2$.

Esses dados também fornecem um dos primeiros limites terrestres para a dispersão da matéria escura pelos núcleos e elétrons, até $5$ MeV/$c^2$ e $20$ keV/$c^2$, respectivamente.

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