振荡共振:对撞机上超轻暗物质的印记

在超轻场构成暗物质的模型中，失配机制导致基本常数产生相干的低振幅振荡。这一效应源于将暗物质与标准模型场耦合的有效算子。我们提出了不同的模型，这些模型可以通过积掉媒介子场来诱导这些有效算子。对于媒介子质量在对撞机搜索范围内的情况，发现超轻暗物质的另一种途径是搜索共振。由于作为暗物质的媒介子，媒介子的质量会发生振荡。因此，共振不应表现为单个孤立峰，而是在数据经过一个或多个振荡周期的平均后会被展宽。值得注意的是，尽管探测精细结构常数和电子质量变化的原子钟约束非常强，但振荡周期和振幅处于当前和未来对撞机搜索的范围内。我们重新分析了 Belle II、LHCb 和 SHiP 对“振荡共振”的现有搜索和预测，并讨论了如何利用信号的周期性从质量分箱数据中重建峰值。我们进一步表明，带时间戳的数据将允许通过快速傅里叶变换展开信号，并确定不同背景水平下信号的显著性。在对撞机上发现具有超轻暗物质场景预测特征的振荡共振，将成为探测暗物质潜在本质的强大探针。