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An improved bound on accelerated light dark matter

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2024年第2期67卷 105-118页

作者： Liangliang Su Lei Wu Bin Zhu Department of Physics and Institute of Theoretical Physics Nanjing Normal UniversityNanjing 210023China School of Physics Yantai UniversityYantai 264005China

Light(sub-GeV)dark matter has gained increasing interest in terms of direct detection.Accelerated dark matter is a promising candidate that can generate detectable nuclear recoil energy within the sub-GeV range.Because of the large kinetic energy,its interactions with the nucleus are predominantly governed by inelastic scattering,including quasi-elastic and deep inelastic scattering.In this work,we calculated the inelastic effects in dark matter-Earth scattering mediated by a vector particle.Our analysis revealed that the impact of inelastic scattering relies on the mediator mass and the kinetic energy spectrum of dark matter.The results exhibited considerable disparity:the upper bounds of the exclusion limit for the spin-independent cross-section between accelerated dark matter and nuclei via a heavy mediator differ by several tens of times when inelastic scattering is considered.

关键词： accelerated dark matter inelastic scattering direct detection experiment

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