束流_dump与固定靶实验中暗物质搜寻的自旋-1热靶模型
高能物理 - 唯象学
2023-10-20 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
当前束流_dump（beam dump）和固定靶实验中暗物质搜寻的框架依赖于四个基准模型：复标量、非弹性标量、赝狄拉克以及马约拉纳暗物质模型。尽管该方法在解释现有数据方面迄今成功，但它先验地排除了暗物质由自旋-1粒子构成的可能性——这一限制既无理论也无实验依据。本工作中，我们将当前亚 GeV 暗物质模型的范围扩展至一组自旋-1暗物质模型，包括一个简化模型族（涉及一个暗物质候选者和一个媒介子——暗光子）以及一个基于非阿贝尔规范群的紫外完备模型，其中暗物质是一种自旋-1强相互作用大质量粒子（SIMP）。对于每个模型，我们计算了暗物质遗迹密度、束流_dump实验的预期信号事件数、早期宇宙热浴与星系际介质中的能量注入率，以及受幺正界约束的正向过程的螺旋度振幅。随后，我们将这些预言与来自 Planck、CMB 巡天、IGM 温度观测、LSND、MiniBooNE、NA64 和 BaBar 的实验结果，以及来自 LDMX 和 Belle II 的可用预测进行比较。通过该比较，我们确定了所考虑模型的参数空间中暗物质同时热产生、与当前观测相容且可在 Belle II 和 LDMX 触及的区域。我们发现简化模型受到当前束流_dump实验与幺正界的强烈约束，因而将在 LDMX 数据获取的第一阶段被决定性探测。我们还发现本工作探讨的 SIMP 模型预言了观测到的暗物质丰度，与当前观测相容，并在广阔参数空间内可由 LDMX 触及。
引用
@article{arxiv.2307.02207,
title = {Spin-1 Thermal Targets for Dark Matter Searches at Beam Dump and Fixed Target Experiments},
author = {Riccardo Catena and Taylor R. Gray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.02207},
year = {2023}
}