共湮灭法典

我们提出了一类导致暗物质（DM）共湮灭过程（形式为 DM + X $\rightarrow$ SM$_1$ + SM$_2$，其中 X 是 DM 粒子的共湮灭伙伴，SM$_1$、SM$_2$ 是标准模型场）的简化模型的通用分类。我们的分类也包含规则的 DM 对湮灭情景（若 DM 与 X 相同）。每个共湮灭情景都促使引入一个中介粒子 M，它可属于标准模型或是一个新场，由此暗 sector 与标准模型之间的相互作用实现为树能级和四维耦合。我们构建了共湮灭模型的基础，按 DM、X 和 M 的 $SU(3)_C\times SU(2)_L\times U(1)_Y$ 量子数分类。我们的主要假设是暗物质是电中性色单态，且所有新粒子要么是标量、Dirac 或 Majorana 费米子，要么是矢量。我们阐释了由电弱对称破缺效应产生的新情景如何与我们电弱对称简化模型相联系。我们全面讨论了模型的唯象特征，涵盖热冻结物理、直接和间接探测限制，特别是大型强子对撞机（LHC）上的搜寻。我们强调了当前 LHC 搜寻未覆盖的许多新信号，并提出了应对这些信号的新且改进的 LHC 分析。我们讨论了共湮灭简化模型如何以直接透明的方式连接各类实验的结果。这一点通过详细讨论一个以轻子夸克介导的暗物质共湮灭为特征的特定简化模型的唯象学加以说明。