Hints of direct detection of dark matter have been presented by the DAMA, CoGeNT, and CRESST collaborations, despite a number of null results that seem to contradict such claims. Although standard spin-independent dark matter is not capable of reconciling the results, dark matter models containing isospin-violating couplings have shown promise in solving the issues surrounding direct detection of dark matter. Inelastic or momentum-dependent scattering dark matter has also been shown to help alleviate these tensions. In light of the 2012 XENON100 observations, updated analysis of surface event contamination at CoGeNT, revision of the energy resolution employed by XENON10, and new results from the CDMS-II silicon detectors, we study the extent to which spin-independent, spin-dependent, and combined models of isospin-violating dark matter are capable of explaining current direct detection data. Moreover, we explore the effect of an energy-dependent sodium quenching factor $Q_{\rm Na}$ for fitting the DAMA observations, and give an isospin-violating prediction for XENON1T. In addition to the usual analysis involving phase space plots, we investigate a halo-independent model of dark matter in the space of minimum velocities required for a dark matter particle to scatter off a given nucleus. For the first time, such an analysis is performed for models of dark matter which embrace both inelastic and isospin-violating couplings, as well as for dark matter with momentum- and spin dependent interactions. With respect to the models considered herein, our results do not support a dark matter interpretation of direct detection data in either the standard or halo-independent formalisms. / Conseils de détection directe de la matière noire ont été présentés par les DAMA, CoGeNT, et CRESST collaborations, malgré un certain nombre de résultats nuls qui semblent contredire ces allégations. Bien que la norme matière noire indépendante du spin n'est pas capable de concilier la résultats, la matière noire modèles contenant couplages de isospin-violation ont montré des résultats prometteurs dans résolution des problèmes de détection directe de la matière noire. Diffusion inélastique ou dynamique dépendant de la matière noire a également été démontré que aider à atténuer ces tensions. À la lumière des observations XENON100 2012, analyse actualisée de la contamination de l' événement de surface à CoGeNT, la révision de la résolution de l'énergie utilisée par XENON10, et de nouveaux résultats provenant des détecteurs de silicium CDMS-II, nous étudier la mesure dans laquelle indépendante du spin, dépendant du spin, et des modèles combinés de la matière noire isospin-violation sont capables d'expliquer les données de détection directs actuels. De plus, nous explorons l'effet d'une trempe de sodium dépendant de l'énergie facteur $Q_{\rm Na}$ pour le montage des observations DAMA, et de donner une prévision de isospin-violation de XENON1T. En plus de l'analyse habituelle impliquant des parcelles de l'espace de phase, nous étudions un modèle de halo-indépendant de la matière noire dans l'espace des vitesses minimales requises pour une particule de matière noire se disperser hors d'un noyau donné. Pour la première fois, une telle analyse est effectuée pour les modèles de matière noire qui embrassent les deux couplages élastiques et isospin-violation, ainsi que de la matière noire avec des interactions dépendant du dynamique et spin. En ce qui concerne les modèles considérés ici, nos résultats ne soutiennent pas une question d'interprétation sombre de données de détection directe soit dans la norme ou formalismes halo-indépendant.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.123143 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Whittamore, Zakary |
| Contributors | James M Cline (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically submitted theses |
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