在 LHC 前向物理设施中利用电磁形状因子以 FLArE 探测暗 sector

尽管大多与世隔绝，暗 sector 粒子仍可能通过小的质量量纲 4 毫电荷、质量量纲 5 磁偶极矩与电偶极矩，或质量量纲 6 单极矩与电荷半径与光子微弱相互作用。若其质量足够轻，LHC 可在远前向方向产生一束强而准直的此类粒子。我们研究了在前向物理设施（FPF）的前向液氩实验（FLArE）探测器中，通过其电子散射信号搜寻具有电磁形状因子的此类暗 sector 粒子的前景。我们发现 FLArE 可对具有偶极矩的亚 GeV 暗粒子提供新的探测手段，并对 100 MeV 至 100 GeV 区间的毫电荷粒子具有强灵敏度。这补充了利用闪烁信号或暗物质直接探测的其他搜寻策略，并允许探测由 EDGES 反常所启发的强相互作用暗物质。连同 FORMOSA 探测器，这将在 FPF 中形成一个非常多样且领先的毫电荷粒子搜寻实验计划。