暗物质驱动的Tevatron和早期LHC数据中奇异第四代夸克搜寻
高能物理 - 唯象学
2014-11-20 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 实验
摘要
我们确定了在Tevatron和LHC上通过产生奇异第四代夸克T'（衰变过程为T' → t X，其中X为暗物质）来寻找暗物质的前景。由此产生的t t̅ + 缺失横动量信号此前在第四代夸克搜寻中未被考虑，但存在一般性和特定暗物质动机支持该信号，且稍加修改后，本分析适用于任何与顶夸克伴随产生不可见粒子的场景。当前对此类奇异夸克的直接和间接约束将其质量限制在300至600 GeV之间，而暗物质质量可能低于m_T'。我们使用MadGraph/MadEvent-Pythia-PGS4模拟了信号和主要本底。对于Tevatron，我们发现积分亮度为20 fb⁻¹时，可允许在m_T' = 400 GeV以下实现3σ发现，并在m_T' = 455 GeV以下达到95%排除水平。对于10 TeV LHC在300 pb⁻¹下，发现和排除灵敏度分别提升至490 GeV和600 GeV。因此，这些场景是对撞机中暗物质搜寻最有前景的途径之一。最有趣的是，我们发现能够解释DAMA、CDMS和CoGeNT合作组结果的暗物质模型，可利用Tevatron已收集的数据以高统计显著性进行检验，并对LHC早期运行具有非凡的前景。
引用
@article{arxiv.1002.3366,
title = {Dark Matter-Motivated Searches for Exotic 4th Generation Quarks in Tevatron and Early LHC Data},
author = {Johan Alwall and Jonathan L. Feng and Jason Kumar and Shufang Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:1002.3366},
year = {2014}
}
备注
22 pages; v2: additional discussion of relation to DAMA, CDMS, and CoGeNT results, references added