未来 muon 子对撞机中 Neutrino-Portal 暗物质探测前景
高能物理 - 唯象学
2025-05-20 v2 高能物理 - 实验
摘要
目前尚无对暗物质非引力相互作用的确切证据，故暗物质是否主要与标准模型(SM)的中微子相互作用就值得探讨。中微子相互作用（以及可能的额外中微子亲中性介子）的理解远不及其他SM粒子，然而随着新型中微子源的研制，这一局面将在未来数十年内发生巨大变化。一个潜在的新来源源于高能mu子子对撞机(MuCol)的建设——由于mu子本身不稳定，MuCol将成为高能准直中微子的源泉。重要的是，由于mu子衰变(到中微子)的物理非常 well understood，这导致中微子通量的系统不确定性远小于来自常规高能(质子来源)中微子束的通量。在本工作中，我们研究了位于MuCol交互点约100米下方的潜在中微子探测器"MuCol"的探测能力。MuCol探测器在通过单中子散射过程寻找中微子亲中性介子方面，尤其擅长，能够超过其他陆地方法在为~few MeV -- ten GeV范围内的探测。即便仅有10 kg-yr的暴露量，MuCol也能够探测一些被动力学冷冻出和冷冻进入的中微子-暗物质守门人。
引用
@article{arxiv.2412.10315,
title = {Neutrino-Portal Dark Matter Detection Prospects at a Future Muon Collider},
author = {Jyotismita Adhikary and Kevin J. Kelly and Felix Kling and Sebastian Trojanowski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.10315},
year = {2025}
}
备注
v2: minor improvements, conclusions unchanged. Matches published version