一种在 LHC 探测压缩型微子/温微子的新方法

在某些超对称模型（如分裂超对称或具有非普适规范微子质量的模型）中，为了通过微子/温微子共湮灭提供正确的暗物质残留密度，微子 (LSP) 和温微子 (NLSP) 可能具有相当小的质量分裂。这种具有压缩型微子/温微子的场景在 LHC 上难以探索。在这项工作中，我们提议通过 $pp \to j \tilde{\chi}^0_2 \tilde{\chi}^\pm_1$ 过程来探测此场景，随后发生 $\tilde{\chi}^0_2 \to \gamma \tilde{\chi}^0_1$ 和 $\tilde{\chi}^\pm_1 \to W^{*}\tilde{\chi}^0_1\to \ell^\pm \nu \tilde{\chi}^0_1$（该方法也适用于压缩型微子/希格斯微子场景）。通过对信号和背景进行详细的蒙特卡洛模拟，我们发现对于微子 (LSP) 和温微子 (NLSP) 之间 $\Delta M \sim 5-15$ GeV 的质量分裂，亮度为 500$fb^{-1}$ 的 14 TeV LHC 可以探测高达 150 GeV 的温微子（对于 $\Delta M = 5$ GeV，灵敏度可达 $5\sigma$；对于 $\Delta M = 15$ GeV，可达 $2\sigma$）。我们还研究了该场景下的暗物质探测灵敏度，发现计划中的 XENON-1T(2017) 无法完全覆盖由残留密度和 LUX 限制所允许的温微子低于 150 GeV 的参数空间。