在宇宙与强度前沿实验中发现最小暗物质模型的可能性
高能物理 - 唯象学
2026-01-29 v2
摘要
我们探讨了最小封闭暗物质模型的探测前景，其中费米子暗物质粒子通过动力学混合的暗光子与标准模型(SM)相互作用。我们关注暗光子可见衰变的情形，这是束流-投掷实验的首要目标。在该模型中，暗物质残留丰度可以通过多种机制实现：冻入、非平衡冻出和封闭冻出。我们展示，在所考虑的质量范围内，封闭冻出情形现已被直接和间接探测约束排除。此外，我们表明，未来的直接探测和强度前沿实验在暗物质参数空间中提供互补灵敏度，其中隐藏子域从未与SM进入平衡。在非平衡冻出情形下，核撞击直接探测实验仍可访问信号，这些信号是通过与SM耦合较弱的暗光子传递的，而这些暗光子在未来的束流投掷实验中几乎无法被探测。与此同时，未来的束流投掷实验为该模型的冻入参数空间提供了强大的探测手段，而该参数空间在直接探测实验中几乎无法覆盖。值得注意的是，即便在未来的直接探测实验中没有发现的情况下，暗光子在该最小暗物质模型中仍可能在SHiP、DUNE、LHCb和DarkQuest等实验中被发现。
引用
@article{arxiv.2504.00077,
title = {Discovery Prospects for a Minimal Dark Matter Model at Cosmic and Intensity Frontier Experiments},
author = {Ahmed Alenezi and Cari Cesarotti and Stefania Gori and Jessie Shelton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.00077},
year = {2026}
}
备注
23+1 pages, 7 figures. v2: version accepted in JHEP