Materia oscura fría está pensado para llenar nuestro vecindario galáctico con una densidad de $\rho$ de 0,3 GeV/cm${}^3$ y con una velocidad de $v$ aproximadamente de 200 a 300 km/s. (La dispersión de la velocidad es muy debatido.) Para una determinada materia oscura masa de $m$ y nucleón sección transversal de dispersión $\sigma$, esto conducirá a un constante tasa de colisión de aproximadamente
$r \sim \rho v \sigma / m$
por cada nucleón en materia normal. La energía cinética transferida a los nucleones (que es esencialmente en reposo) será aproximadamente
$\Delta E \sim 2 v^2 \frac{M m^2}{(m+M)^2}$,
donde $M \approx 1$ amu $\approx 1$ GeV/c${}^2$ es la masa de un nucleón. Los límites de la luz ($m \ll M$) y pesados ($m \gg M$) de materia oscura son
$\Delta E_\mathrm{light} \sim 2 v^2 \frac{m^2}{M}$ $\Delta E_\mathrm{heavy} \sim 2 v^2 M$.
Esto conduce a una aparente intrínseca de la producción de calor en materia normal
$\tilde{P} \sim r \Delta E / M$,
que se mide en W/kg. Los límites son
$\tilde{P}_\mathrm{light} \sim 2 \rho v^3 \sigma m / M^2$ $\tilde{P}_\mathrm{heavy} \sim 2 \rho v^3 \sigma / m$.
¿Qué experimento o la observación establece el límite superior en $\tilde{P}$?
(Tenga en cuenta que $\tilde{P}$ es sólo sensatez definido en muestras suficientemente grandes como para sostener en el retrocediendo nucleón. Para pequeñas cantidades de átomos--por ejemplo, el láser de la trampa de experimentos, la posibilidad de que alguno de los átomos que chocan con la materia oscura es muy pequeño, y aquellos que simplemente abandonar el experimento.)
El mejor directo de limitar he podido encontrar buscando en torno a la literatura viene de la dilución refrigerador. El NAUTILUS colaboración (de resonancia de la masa gravitacional de onda de la antena), refrigerado por un 2350 kg barra de aluminio de hasta 0,1 K y se estima que la barra siempre una carga de no más de 10 $\mu$W para el refrigerador. Asimismo, el (estado-of-the-art?) Triton refrigerador de dilución de Oxford Instruments puede enfriar un volumen de (240 mm)${}^3$ (que, presumiblemente, podría estar lleno de plomo para una masa de alrededor de 150 kg) hasta ~8mK. La extrapolación de la refrigeración de la curva de potencia sólo un poco, estima que manejan acerca de la $10^{-7}$ W a esa temperatura.
En ambos casos, se parecía a los directos límite intrínseco de la calefacción es de aproximadamente el $\tilde{P} < 10^{-9}$W/kg.
Sin embargo, parece que también es posible utilizar el calor de la Tierra de presupuesto para establecer un mejor límite. Al parecer, la Tierra produce alrededor de 44 TW de potencia, de los cuales alrededor de 20 TW es inexplicable. Se divide por la masa de la Tierra, $6 \times 10^{24}$ kg, los límites intrínsecos de la calefacción a $\tilde{P} < 3 \times 10^{-12}$W/kg.
Es de esta Tierra-presupuesto de calor argumento correcto? Es mejor limitar en otros lugares?
Para dar un ejemplo, el CEL colaboración busca (pesado) de materia oscura en el rango de 1 a 10${}^3$ GeV/c${}^2$ con sensibilidad a las secciones transversales mayor que el 10${}^{-43}$ 10${}^{-40}$ cm${}^2$ (dependiendo de la masa). Un 100 GeV materia oscura candidato con una sección transversal de un 10${}^{-43}$ cm${}^2$ se espera que genere $\tilde{P} \sim 10^{-27}$ W/kg, que es demasiado pequeño para ser observado.
Por otro lado, una de 100 MeV partícula de materia oscura con una sección transversal de $10^{-27}$ cm${}^2$ (que, aunque no tan teóricamente motivado como el más pesado de los Débiles, no está excluido por la detección directa de los experimentos) se espera que genere $\tilde{P} \sim 10^{-10}$ W/kg. Esto habría demostrado en las mediciones de la Tierra, la producción de calor.
EDIT: por Lo que parece que he dejado de lado los efectos de la dispersión coherente, que tiene el potencial de cambiar algunos de estos números por 1 a 2 órdenes de magnitud. Una vez que aprender más acerca de esto, voy a actualizar a la pregunta.
