Search fοr a neutrοn dark decay in 6Ηe
Existe-t-il une décroissance en matière noire des neutrons à halo de l'hélium 6 ?
Résumé
Neutron dark decays have been suggested as a solution to the discrepancy between bottleand beam experiments, providing a dark matter candidate that can be searched for inhalo nuclei. The free neutron in the final state following the decay of 6He into 4He + n +x provides an exceptionally clean detection signature when combined with a high-efficiencyneutron detector. Using a high-intensity 6He beam at the Grand Accélérateur Nationald’Ions Lourds (GANIL), a search for a coincident neutron signal resulted in an upper limiton a dark decay branching ratio of Brx <4:0 x 1010 > with a 95% confidence level. Usingthe dark neutron decay model proposed originally by Fornal and Grinstein, we translatethis into an upper bound on a dark neutron branching ratio of Op105q, improving overglobal constraints by one to several orders of magnitude depending on m.
L’écart entre les expériences dites du faisceau et de la bouteille mesurant la durée de vie du neutron libre pourrait être expliqué en considérant une nouvelle voie de désintégration du neutron en matière noire. Une telle décroissance pourrait être mis en lumière dans une sélection de noyaux radioactifs dans lesquels certains neutrons sont très faiblement liés au reste de la structure nucléaire. Dans le cas du noyau borroméen 6He, une décroissance en matière noire d’un des deux neutrons du halo produirait nécessairement les particules suivantes : 4He + n +x. Observer une émission de neutron corrélée à la décroissance de l’hélium 6 fournirait ainsi une signature claire et unique de création de matière noire. Unfaisceau intense 6He+ produit au Grand Accélérateur National d’Ions Lourds (GANIL)couplé au détecteur de neutron TETRA a permis d’établir une limite supérieure à l’existence de cette décroissance en matière noire dans l’hélium 6 à Brx <4:0 x 1010 >avec un degré de confiance de 95%. Cette limite expérimentale a également été traduite en une contrainte de l’ordre de Op105q pour la probabilité de décroissance en matière noire du neutron libre.
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