普适额外维度的暗物质与对撞机现象学

我们回顾了所有标准模型场都允许在体空间中传播的平坦紧致额外维度模型的现象学，即所谓的普适额外维度（UED）。UED构成了一个有趣的TeV尺度物理情景，其特征是存在一系列Kaluza-Klein（KK）态，其质量在由紧致半径的倒数所设定的尺度上近似简并。KK宇称，即额外维度中动量守恒的四维残余，意味着两个基本后果：（1）对标准模型可观测量的贡献仅出现在圈级，且KK态在对撞机上只能成对产生；（2）最轻的KK粒子（LKP）是稳定的，提供了一个合适的粒子暗物质候选者。在理论概述了额外维度模型，特别是UED之后，我们介绍了模型粒子谱以及来自精密电弱测试和当前对撞机数据的约束。然后，我们详细概述了LKP暗物质现象学，包括LKP的遗迹丰度以及直接和间接搜索。接着，我们讨论了对撞机上UED的物理，特别强调了为大型强子对撞机和未来直线对撞机预测的 signatures，以及区分UED与其他TeV尺度新物理情景（特别是超对称）的问题。我们提出了一组参考基准模型，代表不同可行的UED实现。最后，我们在附录中收集了所有相关的UED费曼规则、早期宇宙中湮灭和共湮灭过程的散射截面以及强子对撞机上强相互作用KK态的产生截面。