用 LHC 约束暗物质湮灭产生的单色伽马射线

CMS 和 ATLAS 中前向探测器的安装使 LHC 成为有效的光子-光子对撞机。通过标记前向探测器中的完好质子，可以识别出通过发射光子发生的束流质子弹性散射，这为通过光子-光子湮灭产生中心新粒子提供了强大的诊断手段。在这封信中，我们研究了暗物质粒子的中心产生以及 LHC 约束该过程截面的潜力。借助交叉对称性，该极限可立即用于约束暗物质湮灭中单色伽马射线的产生，这是间接暗物质搜索中正在研究的确凿信号。我们表明，在 LHC 质心能量 $\sqrt{s}=$ 13 TeV 且积分亮度 $\mathcal{L}=30~{\rm fb}^{-1}$ 的情况下，对于质量在 $\sim (50-600)$ GeV 范围内的暗物质，可以获得暗物质湮灭成单色伽马射线截面的模型无关约束，其数量级与当前 Fermi-LAT 以及未来 CTA 的极限相同。