轻顶夸克超伴子与 LHC RUN-II 上的超对称观测

在最小超引力框架下，研究了与 $\sim126\,{\rm GeV}$ 希格斯玻色子质量一致的轻顶夸克超伴子。研究表明，具有轻顶夸克超伴子且同时满足热遗迹密度约束的模型需要顶夸克超伴子与中性微子 LSP 的共同湮灭。分析表明，满足希格斯质量和遗迹密度双重约束的轻顶夸克超伴子参数点残集，对于不同的 $A_0/m_0$ 值，位于 $m_0-m_{1/2}$ 平面上的一系列窄条内。因此，最小超引力参数空间的这一区域做出了若干非常精确的预言。研究发现，质量低至 400~GeV 或更低的轻顶夸克超伴子可以在满足所有约束的条件下存在。针对此类模型在 LHC RUN-II 上进行了信号分析，并确定了用于探测它们的主要信号。还计算了所分析模型达到 $5\sigma$ 发现所需的最小积分亮度。如果超对称以这种方式实现，顶夸克超伴子质量可低至 400~GeV 或更低，且最轻中性微子与最轻顶夸克超伴子之间的质量差约为 30-40~GeV。我们专门优化了 ATLAS 信号区以在该参数空间中搜索顶夸克超伴子，发现质量 $\sim 375\,{\rm GeV}$ 的顶夸克超伴子可在 LHC RUN-II 上仅用 $\sim$ 60~fb$^{-1}$ 的积分亮度被发现；通过更高效的信号分析，发现所需的积分亮度可进一步降低。还讨论了此类模型中暗物质的直接探测。研究发现暗物质截面接近但高于相干中微子散射截面，且需要 LZ 等多吨级探测器才能观测到此类模型的暗物质信号。