离轴液氩中微子探测器上的暗三裂叉事件

我们提出暗三裂叉（dark tridents），一种在短基线中微子实验中探索暗 sector 的新通道。暗三裂叉是干净且独特的事件，其中如同中微子三裂叉，一个极弱耦合粒子的散射导致轻子–反轻子对的产生。暗三裂叉产生发生于如下模型：在束流倾倒环境中产生长寿命暗 sector 粒子并随中微子一起向下游中微子探测器运动，与探测器相互作用产生在壳玻色子，该玻色子衰变为一对带电轻子。我们聚焦于一个简单模型，其中暗物质粒子仅通过暗光子与标准模型相互作用，并集中于暗光子质量小于暗物质粒子质量两倍因而仅衰变为标准模型粒子的参数空间区域。我们计算了事件率，并讨论了在当前及即将建成的与费米实验室 Booster 束流对齐的液氩探测器——MicroBooNE、SBND 和 ICARUS——上来自暗物质的暗三裂叉的搜索策略，假定暗 sector 粒子在更高能的 NuMI 束流中离轴产生。我们发现 MicroBooNE 已记录足够数据可与该暗 sector 模型的现有界限竞争，且未来数据与实验将探测参数空间的新区域。