隐形夸克石墨子衰变作为暗物质探测的灵敏探针

我们以模型无关的方式考察了在 B 型工厂可进行的测量，这些测量对暗物质具有灵敏度。如果存在一个介于标准模型与暗物质相互作用中的偶极标量、伪标量或矢量介子，它可以介导夸克石墨子态（如 $\Upsilon$、$J/\Psi$ 和 $\eta$）的隐形衰变。此类情形在超对称性、扩展希格斯子域、解决超对称 $\mu$ 参数问题的方案，以及来自大统一理论和弦论的额外 U(1) 规范群中均已出现。通过在 $\Upsilon(4S)$ 运行的现有 B 型工厂可通过辐射初始状态 (ISR) 光子产生低能 $\Upsilon$ 激发态。利用 ISR 和辐射衰变的组合，即可标记隐形衰变夸克石墨子激发态的初始状态，从而获得对介导标准模型-暗物质相互作用粒子的自旋和 CP 性质的灵敏度。这些测量可以发现或对暗物质约为轻于 b 夸克的暗物质情形施加严格约束。对于衰变链 $\Upsilon(nS) \to \pi^+ \pi^- \Upsilon(1S)$ (n=2,3)，我们分析了占主导地位的背景，并确定在在 $\Upsilon(4S)$ 收集 $400 fb^{-1}$ 的数据后，B 型工厂可以将 $BR(\Upsilon(1S) \to invisible) \lsim 0.1$ 限定为。