Borexino 与 LSND 实验中的轻标量粒子和暗光子

将外部放射源靠近大型地下探测器可以显著提高不仅对惰性中微子，而且对“暗”规范玻色子和标量粒子的灵敏度。本文详细讨论了 Borexino-SOX 配置的灵敏度范围，该配置将在 Borexino 探测器旁安装一个强（几 PBq）的 $^{144}$Ce$-^{144}$Pr 源，以探测与标准模型费米子耦合的轻标量粒子。该配置的质量范围受限于放射性 $\gamma$ 级联中的能量释放，在此特定情况下为 2.2 MeV。在此范围内，一年的运行将对此类标量粒子的耦合常数实现前所未有的灵敏度，达到 $g\sim 10^{-7}$ 水平，并探测参数空间中未被束流 dump 约束或天体物理界限排除的重要部分。如果当前的质子电荷半径差异是由 MeV 质量标量粒子的交换引起的，那么最简单的模型将在此设置中被决定性地探测。我们还更新了对轻标量粒子和矢量的束流 dump 约束，特别是排除了质量低于 1 MeV、动力学混合耦合 $\epsilon \gtrsim 10^{-5}$ 的暗光子。