大型强子对撞机上暗物质的缺失能量信号
高能物理 - 唯象学
2014-06-10 v2
摘要
我们利用 ATLAS 和 CMS 在单喷注 + 缺失能量以及单光子 + 缺失能量末态中的搜索，对暗物质与夸克及胶子的耦合设定了限制。在有效场论框架下，我们比较了几种现有的单喷注分析，发现具有高横动量 () 截断的搜索对暗物质更敏感。我们约束了有效暗物质 - 标准模型相互作用的抑制标度，并将这些限制转化为与直接和间接探测相关的截面界限。我们发现，对于某些类型的算符，特别是自旋无关的暗物质 - 胶子耦合和自旋相关的暗物质 - 夸克耦合，来自单喷注通道的大型强子对撞机 (LHC) 限制与直接搜索的限制相比具有竞争力甚至更优，适用范围可达约 1 TeV 的暗物质质量。与间接搜索相比，我们在 90% 置信水平 (C.L.) 下排除了质量低于约 15-70 GeV 的暗物质湮灭为夸克且其湮灭截面符合热遗迹的情况，具体取决于有效耦合的洛伦兹结构。单光子限制略弱于单喷注限制，但在单喷注发现的情况下仍提供了重要的交叉检验。我们还讨论了大型强子对撞机能量下的暗物质 - 标准模型相互作用无法用有效算符描述的可能性，在这种情况下，我们发现限制可能会显著增强或大幅减弱，具体取决于中间粒子的质量和宽度。我们还讨论了暗物质与希格斯玻色子耦合的特殊情况，并表明对不可见希格斯衰变的搜索将提供更高的灵敏度，特别是对于轻希格斯质量和轻暗物质。
引用
@article{arxiv.1109.4398,
title = {Missing Energy Signatures of Dark Matter at the LHC},
author = {Patrick J. Fox and Roni Harnik and Joachim Kopp and Yuhsin Tsai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.4398},
year = {2014}
}
备注
22 pages, 10 figures; v2: minor numerical error corrected in figure 10, disucssion of LHC Run 1 limits on invisible Higgs decays added in new appendix, matches published version otherwise