捕捉精心锻造的中微子产生的火花

在本文中，我们提出了一种针对电弱微子（electroweakinos，即电弱规范玻色子和 Higgs 玻色子的超对称伴子）的新搜索技术，该技术基于包含缺失横向能量、一个光子和一个双轻子对（$\ell^+\,\ell^- + \gamma + \displaystyle{\not} E_T$）的末态。与传统的电弱微子搜索（通常在 $m_{\widetilde{\chi}^0_{2,3}} - m_{\widetilde{\chi}^0_1}, m_{\widetilde{\chi}^{\pm}} - m_{\widetilde{\chi}^0_1} > m_Z$ 时表现最佳）不同，我们的搜索倾向于近简并谱；简并的电弱微子通常具有更大的光子分支比，且 $m_{\ell\ell} \ll m_Z$ 的截断能有效去除在壳 Z 玻色子背景同时保留信号。这一特征使得我们的技术对于“精调”（well-tempered）场景最为优化，即在电弱微子分裂约为 $20 - 70\,\text{GeV}$ 时实现暗物质残留丰度。此外，我们的策略适用于更广泛的场景，其中最轻的中微子几乎简并，但仅构成暗物质的次要成分——我们将这种谱称为“精心锻造”（well-forged）。专注于 bino-Higgsino 混合，我们提出了几种基准场景下的最优截断和预期效率。我们发现，在 14 TeV LHC 上经过约 $600\,\text{fb}^{-1}$ 的亮度后，可以揭示 $m_{\widetilde{\chi}^0_{2,3}} \lesssim 190\,\text{GeV}$ 且 $m_{\widetilde{\chi}^0_{2,3}} - m_{\widetilde{\chi}^0_1} \cong 30\,\text{GeV}$ 的 bino-Higgsino 混合。具有较轻态的场景需要较少的数据即可发现，而具有较重态或较大质量分裂的场景则更难与背景区分，需要更多数据。与许多超对称搜索不同，电弱微子搜索是下一个 LHC 运行周期中高亮度而非高能量对发现至关重要的领域之一。