TeV黑洞碎裂及其在广延大气簇射中的可探测性

在具有大额外维度的模型中，质心能量大于基本引力尺度的粒子碰撞可以产生非微扰引力物体。由于宇宙射线已被观测到能量超过10⁸ TeV，TeV能量范围内的引力效应原则上可以被超高能宇宙射线探测器观测到。我们考虑了超高能中微子在大气中的相互作用，并将TeV黑洞形成和碎裂产生的广延大气簇射与标准模型过程进行了比较。与标准模型预测的偏差出现在相互作用截面和次级粒子多重性中。黑洞截面的大型论不确定性削弱了仅基于预测与观测事件率差异来约束TeV引力的尝试。黑洞碎裂中次级粒子的大多重性增强了TeV引力效应的可探测性。我们使用PYTHIA和AIRES模拟了TeV黑洞大气簇射，发现黑洞诱导的大气簇射与标准模型大气簇射有明显区别。然而，现实探测器记录的有限信息以及大的大气簇射涨落，在实践中限制了在逐簇射基础上区分TeV引力事件与标准模型事件的能力。我们讨论了优化黑洞事件可探测性的可能策略，并提出了一些独特的信号，可能使未来的高统计量探测器能够将黑洞事件与标准模型事件区分开来。