中微子实验中标量门户暗物质产生的单光子信号

在本工作中，我们研究了暗物质通过 $2\to 3$ 散射过程 $\chi + N \to \chi + N + \gamma$ 产生的单光子信号，该过程由虚标量和标准模型光子介导。由于末态光子携带了初始暗物质能量的很大一部分，该过程为探测标量门户暗物质场景提供了引人注目的途径。其独特的能量、角度和时间分布使得能够有效地将信号与中微子诱导的本底分离。我们分析了几个具有与标量介导子不同耦合的模型，其中标量光子耦合作为共同的探测通道。为了区分这些模型，我们进一步研究了它们独特的空间分布。我们考虑了在 BNB、NuMI 和 LBNF 等中微子设施靶和吸收体处产生的暗物质通量，并研究了正在进行的 SBND、ICARUS-NuMI 以及未来的 DUNE ND 探测器的灵敏度。我们进一步研究了不同产生机制导致的 DM 通量差异，以及靶和吸收体贡献之间的区别。我们的结果表明，所考虑实验（尤其是 DUNE ND）的灵敏度能够对各种场景下的可行参数空间施加显著改善的约束。