利用锗内部放大技术对杂质离子电离产生的电荷直接检测MeV级暗物质

轻，MeV级暗物质（DM）是一种令人兴奋的DM候选物，目前的实验无法检测到。 锗（Ge）检测器利用内部电荷放大技术对由杂质电离产生的电荷载流子进行检测，是一种有前途的新技术，具有实验灵敏度，可检测MeV级DM。 我们分析了信号形成，电荷产生，电荷内部放大以及直接检测MeV级DM粒子的预计灵敏度的物理机制。 我们介绍了一种新颖的Ge检测器的设计，该检测器在氦气温度（？4 K）下能够使DM冲击中的杂质电离。 借助较大的局部电场，可以将电离的激发加速到大于Ge带隙的动能，这时它们可以创建额外的电子-空穴对，从而产生内在放大作用，以实现1/3的超低能量阈值 0.1 eV用于检测MeV规模的低质量DM颗粒。 相应地，这样的Ge探测器与1千克年的暴露将对DM质量为10 MeV /的DM核横截面为¼5Â10 -45Âcm 2的高灵敏度。 c 2和DM质量为Â1 MeV / c 2的DM电子横截面为ÂÂÂÂÂÂÂÂÂÂÂ5ÂÂÂÂ10 -46Âcm 2。