$(g-2)_\mu$ 与 Stau 共湮灭:暗物质与对撞机分析

Manimala Chakraborti; Sven Heinemeyer; Ipsita Saha

$(g-2)_\mu$ 与 Stau 共湮灭:暗物质与对撞机分析

高能物理 - 唯象学 2024-03-29 v2

作者: Manimala Chakraborti , Sven Heinemeyer , Ipsita Saha

摘要

轻子共湮灭是最有前景的方案之一,可使最小超对称标准模型(MSSM)中预言的暗物质(DM)丰度与实验观测相符。在该场景中,最轻超对称粒子(LSP,通常假定为最轻中性微子)可作为暗物质(DM)候选者,而轻子作为次轻超对称粒子(NLSPs)质量与之接近。在我们先前分析 MSSM 电弱(EW) sector 的研究中,为简便起见假定了三代轻子之间的简并。在轻子共湮灭情形下,这将解释 $(g-2)_\mu$ 的 smuons 直接联系到解释宇宙 DM 成分所需的共湮灭 NLSPs。另一方面,在动机良好的自上而下模型中,这种简并不成立,且通常在电弱标度下较轻的 stau 成为 NLSP,而 smuons(与 selectrons)则较重。本文我们分析电弱标度下非普适轻子质量场景,其中前两代轻子取为质量简并且重于 staus,从而强制 stau 共湮灭。我们结合多种实验数据,即 DM 遗迹密度与直接探测(DD)限制、LHC 数据,尤其是 $(g-2)_\mu$ 实验结果与标准模型(SM)预言之间的差异,分析 MSSM 的参数空间。我们发现 LSP 与 NLSP 质量的上限约为 ~550 GeV。与三代轻子完全简并的场景相比,轻 smuon/selectron 质量上限提高了约 200 GeV。我们分析了 DD 前景以及 HL-LHC 与未来高能 $e^+ e^-$ 对撞机进一步研究该场景的物理潜力。

关键词

轻子共湮灭 stau 共湮灭暗物质最小超对称标准模型缪子反常磁矩对撞机分析直接探测

引用

@article{arxiv.2308.05723,
  title  = {$(g-2)_\mu$ and Stau coannihilation : Dark Matter and Collider Analysis},
  author = {Manimala Chakraborti and Sven Heinemeyer and Ipsita Saha},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.05723},
  year   = {2024}
}

备注

38 pages, 11 figures, matches published version in EPJC, complements arXiv:2112.01389

$(g-2)_\mu$ 与 Stau 共湮灭:暗物质与对撞机分析

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