LHC上半可见喷流中潜藏的轻子

本文提出在大型强子对撞机（LHC）上搜寻约束暗 sector 的新方法。由于隐 sector 中的强动力学，暗物质可能在质子-质子碰撞中以包含稳定不可见束缚态的强子喷流形式显现于 LHC。这些半可见喷流已在全强子信号中被理论和实验研究，其中不稳定的复合暗物质只能迅速衰变回标准模型夸克。我们提出一个基于两个质量间隙很大的传递子场的简化模型，允许暗束缚态衰变为一对带相反电荷的轻子。由此产生的实验信号的特征是半可见喷流内部存在非孤立轻子对。我们提出一种独立于底层模型假设的、针对这一新信号的搜寻策略，并讨论其与现有搜寻的正交性。在对双轻子谱形状保持不可知的情况下，我们确定了专用分析对该目标信号的灵敏度。所提出的搜寻利用 LHC 完整的 Run 2 数据，可对更重的媒介子宣称 3σ 证据（排除）直至质量 3.5 TeV（4.5 TeV）。利用轻子对的共振特征可增强对特定模型的灵敏度覆盖。我们估计，使用双轻子不变质量信息的分析可实现 5σ 发现直至质量 3.5 TeV，并将排除极限提升至超过 5 TeV。