가벼운 암흑물질 질량 레짐(light dark matter mass regime)은 더 높은 질량 범위에서 어떠한 검출 신호도 관측되지 않았기 때문에 직접 검출 실험의 다음 전개로 부상해 왔다. 본 논문에서는 서브-MeV 암흑물질을 검출하기 위한 그래핀 이중층(bilayer stack) 새로운 검출기 물질을 제안한다. 전압으로 조절 가능한 저에너지(sub-eV) 전자 밴드갭은 가벼운 암흑물질 탐색 실험의 검출기 물질로서 탁월한 선택이다. 우리는 무작위 위상 근사(random phase approximation)를 사용해 그 유전율(dielectric function)을 계산하고, 서브-MeV 암흑물질-전자 산란 및 서브-eV 암흑물질 흡수에 대한 예상 민감도를 추정한다. 이중층 그래핀 암흑물질 검출기는 초전도체와 같은 다른 후보 표적 물질들과 비교해 경쟁력 있는 민감도를 가질 수 있으나, 이 질량 레짐에서는 조절 가능한 문턱 에너지(threshold energy)를 가진다는 점을 보인다. 또한 이중층 그래핀에서의 암흑물질 산란률은 지구의 자전에 의해 나타나는 일별(daily) 변조로도 특징지어지며, 이는 향후 실험에서 배경 신호를 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 아울러 우리는 검출기 설계 개념을 제시하고, 향후 실험을 구축하기 위해 따라갈 수 있는 잡음(noise) 추정치를 제공한다. 미국물리학회(American Physical Society)가 2024년에 출판

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