暗 $Z$ 玻色子的寿命

标准模型 sector 与隐藏 sector 之间的媒介粒子可能具有长寿命，从而在实验中显现出可观测的位移顶点。考虑一个费米子暗物质模型，其中隐藏 sector 通过一个额外的希格斯二重态场与标准模型相连，媒介粒子暗 $Z$ 玻色子可能存活足够长。我们探索在 CERN LHC 与提出的 SHiP 实验上观测长寿命暗 $Z$ 玻色子位移顶点的可能性。我们发现，ATLAS 与 CMS 对长寿命暗 $Z$ 玻色子的搜寻可在 LHC 第 3 轮以 150 fb$^{-1}$ 积分亮度探测 $7 < m_{Z'} < 150~{\rm MeV}$ 的质量范围，而 SHiP 实验将在总计 15 年内 $6 \times 10^{20}$ 个打靶质子下探测 $2 m_e < m_{Z'} < 15~{\rm MeV}$ 范围。此类长寿命媒介可探测区域内的暗物质现象学也进行了讨论。