利用轻子固定靶实验检验标量入口非弹性暗物质

非弹性暗物质场景在当代粒子物理学中引起了广泛关注。在本研究中，我们研究了通过轻子特异性标量入口相互作用的亚 GeV 非弹性暗物质的现象学。通过求解玻尔兹曼方程，我们获得了亚 GeV 介质质量范围内几种非弹性暗物质质量劈裂的热目标曲线。我们研究了轻子固定靶实验，特别是 NA64e、LDMX 和 NA64$\mu$，通过其缺失能量特征发现的潜力。我们的分析集中在 $\phi$-strahlung 过程 $l N \to l N \phi$ 上，随后是标量介质到 Majorana 暗物质粒子的不可见衰变 $\phi \to \chi_1 \chi_2$。我们利用该通道来探测标准模型中带电轻子的介质耦合。对于非弹性暗物质场景在现象学上可行的参数，我们推导了 NA64e、LDMX 和 NA64$\mu$ 的预期灵敏度，假设被增强的状态 $\chi_2$ 在探测器接收范围外通过 $\chi_2 \to \chi_1 e^+ e^-$ 可见地衰变。我们的结果证明了电子束和 $\mu$ 子束实验在探索通过标量入口相互作用的亚 GeV 非弹性暗物质领域中的互补作用。