高能缪子对撞机上的 WIMP 研究

弱相互作用大质量粒子（WIMP）范式是粒子暗物质（DM）最具说服力的情景之一。我们在本文中表明，高能缪子对撞机可对 WIMP 暗物质做出决定性判断，这应作为其主要的物理驱动案例之一。我们通过将暗物质作为电弱（EW）多重态的最轻成员来展示这一点，这是一个简单却最具挑战性的 WIMP 情景之一，因其最小的对撞机信号以及 1 TeV$-$23 TeV 的高热靶质量标度。我们首次研究了高能缪子对撞机的探测范围，聚焦于具有大丢失质量、简单、inclusive 且保守的信号，通过单光子、VBF 双缪子以及一种新颖的单缪子通道。利用这些 inclusive 信号，10 TeV 缪子对撞机可覆盖双重态与三重态的热靶。更高能量 14 TeV$-$75 TeV 将确保对更高 EW 多重态在热靶之上的 $5 \sigma$ 探测范围。我们还估算了消失径迹搜索的探测范围，展示了灵敏度潜在显著提升的可能性。