正电子素进入隐藏扇区的门户：寻找镜像暗物质的新实验
高能物理 - 实验
2015-03-17 v4 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
理解暗物质的起源对于宇宙学和粒子物理学具有重要意义。标准模型的一些有趣扩展处理了这个问题，它们激发了由SU(3)×SU(2)_L×U(1)_Y单态场组成的隐藏扇区的概念。在这些模型中，镜像物质模型无疑是最有趣的之一。该模型解释了弱相互作用中宇称破坏的起源，也可能解释宇宙的重子不对称性，并为暗物质的解释提供了自然基础。镜像物质可能通过光子-镜像光子混合(epsilon)拥有通往我们世界的门户。这种混合会导致正电子素(o-Ps)到镜像正电子素的振荡，其实验特征是o-Ps的明显不可见衰变。在本文中，我们描述了一个实验，通过使用脉冲慢正电子束和大型4π BGO晶体量热器，在真空中搜索o-Ps → 不可见的衰变。所开发的高效率正电子标记系统、低量热器能量阈值和高封闭性使得混合强度的预期灵敏度达到epsilon约10^-9，这比当前大爆炸核合成极限低一个数量级以上，并且处于具有重要理论和现象学兴趣的参数空间区域。鉴于最近DAMA/LIBRA观测到的与镜像型暗物质解释一致的年度调制信号，具有这种灵敏度的真空实验尤为及时。
引用
@article{arxiv.1005.4802,
title = {Positronium Portal into Hidden Sector: A new Experiment to Search for Mirror Dark Matter},
author = {Paolo Crivelli and Alexander Belov and Ulisse Gendotti and Sergei Gninenko and Andre Rubbia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1005.4802},
year = {2015}
}
备注
40 pages, 29 Figures 2 Tables v2: Ref. added, Fig. 29 and some text added to explain idea for backscattering e+ background suppression, corrected typos v3: minor corrections: Eq 2.1 corrected (6 lines-> 5 lines), Eq.2.17: two extra "-" signs removed