Compatibility of DAMA/LIBRA dark matter detection with other searches

被引：318

作者：

Savage, C. ^{[1
]}

Gelmini, G. ^{[2
]}

Gondoloc, P. ^{[3
]}

Freese, K. ^{[4
]}

机构：

[1] Univ Minnesota, Sch Phys & Astron, William I Fine Theoret Phys Inst, Minneapolis, MN 55455 USA

[2] Univ Calif Los Angeles, Dept Phys & Astron, Los Angeles, CA 90095 USA

[3] Univ Utah, Dept Phys, Salt Lake City, UT 84112 USA

[4] Univ Michigan, Dept Phys, Michigan Ctr Theoret Phys, Ann Arbor, MI 48109 USA

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2009年 / 04期

基金：

美国国家科学基金会;

关键词：

dark matter; dark matter detectors; SIGNAL; LIMITS; ANTIPROTONS; CONSTRAINTS; IONIZATION; MODULATION; SCATTERING; PHOTINO;

D O I：

10.1088/1475-7516/2009/04/010

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The DAMA/NaI and DAMA/LIBRA annual modulation data, which may be interpreted as a signal for the existence of weakly interacting dark matter (WIMPs) in our galactic halo, are examined in light of null results from other experiments: CDMS, XENON10, CRESSTI, CoGeNT, TEXONO, and Super-Kamiokande (SuperK). We use the energy spectrum of the combined DAMA modulation data given in 36 bins, and include the effect of channeling. Several statistical tools are implemented in our study: likelihood ratio with a global fit and with raster scans in the WIMP mass and goodness-of-fit (g.o.f.). These approaches allow us to differentiate between the preferred (global best fit) and allowed (g.o.f.) parameter regions. It is hard to find WIMP masses and couplings consistent with all existing data sets; the surviving regions of parameter space are found here. For spin-independent (SI) interactions, the best fit DAMA regions are ruled out to the 3 sigma C.L., even with channeling taken into account. However, for WIMP masses of similar to 8 GeV some parameters outside these regions still yield a moderately reasonable fit to the DAMA data and are compatible with all 90% C.L. upper limits from negative searches, when channeling is included. For spin-dependent (SD) interactions with proton-only couplings, arange of masses below 10 GeV is compatible with DAMA and other experiments, with and without channeling, when SuperK indirect detection constraints are included; without the SuperK constraints, masses as high as similar to 20 GeV are compatible. For SD neutron-only couplings we find no parameters compatible with all the experiments. Mixed SD couplings are examined: e.g. similar to 8 GeV mass WIMPs with a(n) = +/- a(p) are found to be consistent with all experiments. In short, there are surviving regions at low mass for both SI and SD interactions; if indirect detection limits are relaxed, some SD proton-only couplings at high masses also survive.

引用

页数：46

共 91 条

[1] Experimental Constraints on a Dark Matter Origin for the DAMA Annual Modulation Effect [J].

Aalseth, C. E. ;

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Becka, T ;

Becker, KH ;

Becker, JK ;

Berghaus, P ;

Bernardini, E ;

Bertrand, D ;

Boersma, DJ ;

Böser, S ;

Botner, O ;

Bouchta, A ;

Bouhali, O ;

Burgess, C ;

Burgess, T ;

Castermans, T ;

Chirkin, D ;

Collin, B ;

Conrad, J ;

Cooley, J ;

Cowen, DF ;

D'Agostino, M ;

Davour, A ;

De Clercq, C ;

de los Heros, CP ;

DeYoung, T ;

Desiati, P ;

Ekström, P ;

Feser, T ;

Gaisser, TK ;

Ganugapati, R ;

Geenen, H ;

Gerhardt, L ;

Goldschmidt, A ;

Gross, A ;

Hallgren, A ;

Halzen, F ;

Hanson, K ;

Hardtke, DH ;

Harenberg, T ;

Hauschildt, T ;

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Golwala, S. R. ;

Grant, D. R. ;

Hall, J. ;

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Holmgren, D. ;

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Saab, T. ;

Sadoulet, B. ;

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Becka, T ;

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Bertrand, D ;

Biron, A ;

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Ekström, P ;

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Gerhardt, L ;

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Karle, A ;

Kim, J ;

Koci, B ;

Köpke, L ;

Kowalski, M ;

Lamoureux, JI ;

Leich, H .

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Attisha, MJ ;

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Baudis, L ;

Bauer, DA ;

Brink, PL ;

Bunker, R ;

Cabrera, B ;

Caldwell, DO ;

Chang, CL ;

Crisler, MB ;

Cushman, P ;

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Dixon, R ;

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Driscoll, DD ;

Duong, L ;

Ferril, R ;

Filippini, J ;

Gaitskell, RJ ;

Hennings-Yeomans, R ;

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Huber, ME ;

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Lu, A ;

Mahapatra, R ;

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Martinis, JM ;

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Nelson, H ;

Nelson, R ;

Ogburn, RW ;

Perera, TA ;

Issac, MCP ;

Ramberg, E ;

Rau, W ;

Reisetter, A ;

Ross, RR ;

Saab, T ;

Sadoulet, B ;

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Savage, C ;

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Baudis, L ;

Bauer, DA ;

Bolozdynya, AI ;

Brink, PL ;

Bunker, R ;

Cabrera, B ;

Caldwell, DO ;

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Clarke, RM ;

Crisler, MB ;

Cushman, P ;

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Dixon, R ;

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Ferril, R ;

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Fields, B. D. ;

Foster, B. ;

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Coelho, L. C. C. ;

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DeViveiros, L. ;

Ferella, A. D. ;

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Fiorucci, S. ;

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Giboni, K. L. ;

Gomez, R. ;

Hasty, R. ;

Kastens, L. ;

Kwong, J. ;

Lopes, J. A. M. ;

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Ni, K. ;

Oberlack, U. ;

Orboeck, J. ;

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Shagin, P. ;

Shutt, T. ;

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Giboni, K. L. ;

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Kastens, L. ;

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Hauff, D ;

Jagemann, T ;

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Bouhali, O ;

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Jörgens, V ;

Keeling, R ;

Kraus, H ;

Loidl, M ;

Marchese, J ;

Meier, O ;

Nagel, U ;

Pröbst, F ;

Ramachers, Y ;

Rulofs, A ;

Schnagl, J ;

Seidel, W ;

Sergeyev, I ;

Sisti, M ;

Stark, M ;

Uchaikin, S ;

Stodolsky, L ;

Wulandari, H ;

Zerle, L .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2002, 18 (01) :43-55

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