暗物质研究的综合方法：简化顶夸克亲和模型的探索

暗物质研究位于对撞机物理、天体物理与宇宙学的交叉界面。约束具有暗物质候选者的模型需要能够提供大量可观测量精确预言并与广泛数据比较的能力。我们提出了一个框架，从模型拉格朗日量出发，允许一致且系统地作出预言，并将这些预言与众多实验结果对照。作为应用，我们考虑一类简化暗物质模型，其中标量媒介仅与顶夸克和费米子暗区（即简化顶夸克亲和暗物质模型）耦合。我们详细研究了遗迹密度、直接/间接探测与对撞机搜寻在约束多维模型参数空间中的互补性，并有效识别出单个暗物质探测方法提供最严格界限的区域。在暗物质对撞机研究背景下，我们指出了LHC搜寻在利用涉及顶夸克、光子、喷注和/或丢失能量的末态探测模型参数空间不同区域时的互补性。我们在LHC上的暗物质产生研究超越了树级近似，并展示了暗物质产生过程的高阶修正如何影响实验结果解释的示例。