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Search for cosmic-ray boosted sub-GeV dark matter using recoil protons at Super-Kamiokande
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Super-Kamiokande Collaboration (Including: Hadley, David R., Nicholson, Matthew, O'Flaherty, M. and Richards, B.). (2023) Search for cosmic-ray boosted sub-GeV dark matter using recoil protons at Super-Kamiokande. Physical Review Letters, 130 (3). 031802. doi:10.1103/PhysRevLett.130.031802 ISSN 0031-9007.
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Official URL: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.031802
Abstract
We report a search for cosmic-ray boosted dark matter with protons using the 0.37 megaton×years data collected at Super-Kamiokande experiment during the 1996-2018 period (SKI-IV phase). We searched for an excess of proton recoils above the atmospheric neutrino background from the vicinity of the Galactic Center. No such excess is observed, and limits are calculated for two reference models of dark matter with either a constant interaction cross section or through a scalar mediator. This is the first experimental search for boosted dark matter with hadrons using directional information. The results present the most stringent limits on cosmic-ray boosted dark matter and exclude the dark matter-nucleon elastic scattering cross section between 10^{-33}cm^{2} and 10^{-27}cm^{2} for dark matter mass from 1 MeV/c^{2} to 300 MeV/c^{2}.
Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Subjects: | Q Science > QB Astronomy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Divisions: | Faculty of Science, Engineering and Medicine > Science > Physics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SWORD Depositor: | Library Publications Router | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Library of Congress Subject Headings (LCSH): | Dark matter (Astronomy), Cosmic rays | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Physical Review Letters | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | American Physical Society | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0031-9007 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Official Date: | 20 January 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dates: |
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Volume: | 130 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Number: | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Article Number: | 031802 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1103/PhysRevLett.130.031802 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Peer Reviewed | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publication Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Access rights to Published version: | Open Access (Creative Commons) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Date of first compliant deposit: | 16 March 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Date of first compliant Open Access: | 16 March 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
RIOXX Funder/Project Grant: |
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Contributors: |
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