自相互作用暗物质束缚态产生的位移轻子喷注信号

我们研究了大型强子对撞机上的自相互作用暗物质信号。介导暗物质自相互作用的轻暗物质光子，在通过重赝标量在 $pp$ 碰撞中产生时，可将暗物质粒子束缚形成束缚态。该束缚态可进一步湮灭为一对增强型暗物质光子，随后通过动力学混合通道衰变为带电轻子，产生显著的位移轻子喷注信号。在采用 ATLAS 实验的分析方法后，我们探讨了在积分亮度为 $300~{\rm fb^{-1}}$ 的 $13~{\rm TeV}$ 运行中对模型参数的探测范围。对于重暗物质，位移轻子喷注搜索在设定赝标量质量下限方面可超越传统的单喷注信号。若探测到正信号，结合位移轻子喷注与单喷注搜索，我们可探测暗物质质量与暗耦合常数。我们进一步表明 CMS 双缪子搜索可对暗物质光子的末态辐射敏感。我们的结果表明，地面对撞机实验在搜寻暗物质自相互作用本质方面补充了星系的天文观测。