中微子实验中对暗 sector 的模型无关探测

当前和即将开展的中微子实验对于与标准模型微弱相互作用的暗 sector 可具有相当的灵敏度。我们考虑通过基于一般原理而提出的无关门户与标准模型相互作用的暗 sector。我们通过考虑放置在靶下游的中微子探测器内暗 sector 激发的衰变，推导了此类情形的界限。我们的方法是模型无关的，适用于广泛的暗 sector 模型，包括强耦合和弱耦合的模型。在该方法中，暗 sector 由两个尺度刻画：$\Lambda_\text{UV}$（产生门户的媒介质量）和 $\Lambda_\text{IR}$（暗 sector 的质量隙）。在远离这些尺度的中间能量处，理论近似尺度不变。这允许计算产生率独立于阈值修正，尽管需要一些温和的模型相关假设。我们考察了与中微子实验相关的各种暗 sector 产生过程，如介子衰变、直接部分子产生和暗轫致辐射。我们考虑了过去（CHARM）、当前（ICARUS、NOvA、MicroBooNE）和即将到来的未来（DUNE-MPD）的代表性实验，并将其探测范围与来自高能实验（LHC 和 LEP）和专用未来长寿命粒子（LLP）实验（SHiP）的现有界限进行比较。我们发现即将到来的 DUNE-MPD 可探测 TeV 范围的 $\Lambda_\text{UV}$ 和 0.1-1 GeV 范围的 $\Lambda_\text{IR}$，覆盖了当前高能实验和固定靶/束流倾倒实验中不可及的部分参数空间，并与未来 LLP 实验相当。一般而言，未来中微子实验可作为暗 sector 的高效探测手段，提供互补乃至全新的参数空间探测范围。