論文の概要: Mechanical Sensors for Ultraheavy Dark Matter Searches via Long-range Forces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11645v2
• Date: Mon, 24 Mar 2025 20:43:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-26 20:13:02.946934
• Title: Mechanical Sensors for Ultraheavy Dark Matter Searches via Long-range Forces
• Title（参考訳）: 長距離力による超重い暗黒物質探索のためのメカニカルセンサ
• Authors: Juehang Qin, Dorian W. P. Amaral, Sunil A. Bhave, Erqian Cai, Daniel Carney, Rafael F. Lang, Shengchao Li, Alberto M. Marino, Claire Marvinney, Jared R. Newton, Jacob M. Taylor, Christopher Tunnell,
• Abstract要約: メカニカルセンサを用いたプランクスケール周辺での暗黒物質候補探索の道を探る。 これらのダークマター粒子は、機械的センサーアレイの符号として軌道を残すことが期待されている。 統計的手法を用いて,このようなトラックを効果的に探索できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Dark matter candidates with masses around the Planck-scale are theoretically well-motivated, and it has been suggested that it might be possible to search for dark matter solely via gravitational interactions in this mass range. In this work, we explore the pathway towards searching for dark matter candidates with masses around the Planck-scale using mechanical sensors while considering realistic experimental constraints, and develop analysis techniques needed to conduct such searches. These dark matter particles are expected to leave tracks as their signature in mechanical sensor arrays, and we show that we can effectively search for such tracks using statistical approaches to track-finding. We analyze a range of possible experimental setups and compute sensitivity projections for searches for ultraheavy dark matter coupling to the Standard Model via long-range forces. We find that while a search for Planck-scale dark matter purely via gravitational couplings would be exceedingly difficult, requiring $\sim 80\,\mathrm{dB}$ of quantum noise reduction with a $100^3$ array of devices, there is a wide range of currently unexplored dark matter candidates which can be searched for with already existing or near-term experimental platforms.
• Abstract（参考訳）: プランクスケールの周囲の質量を持つダークマター候補は理論的に動機付けられており、この質量範囲における重力相互作用によってのみダークマターを探索できる可能性が示唆されている。 本研究では,現実的な実験的制約を考慮しつつ,Planck-scaleの周囲のマスを用いた暗黒物質候補の探索方法を検討するとともに,そのような探索を行うために必要な分析手法を開発する。 これらのダークマター粒子は、機械的センサアレイの符号としてトラックを残すことが期待されており、トラックフィリングの統計的手法を用いて、そのようなトラックを効果的に探索できることが示される。 我々は,超重い暗黒物質を長距離力で標準モデルに結合する探索のために,様々な可能な実験装置と感度予測を解析した。 重力結合によるプランクスケールダークマターの探索は非常に困難であり、100^3$のデバイスによる量子ノイズ低減には$\sim 80\,\mathrm{dB}$が必要であるが、現在探索されていないダークマター候補が多数存在し、既に存在するか、あるいは短期の実験プラットフォームで探索することができる。

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