The Pursuit of Dark Matter at Colliders - An Overview
暗物质是基础物理学的主要难题之一，也是一个多元化、多管齐下的研究计划的目标。地下和天体物理学的研究寻找宇宙中的暗物质粒子，要么通过直接相互作用，要么通过寻找暗物质湮灭。相反，粒子对撞机可能在实验室中产生暗物质，并能够探测所有基本的相互作用。它们对低质量的暗物质敏感，在更高质量时提供补充信息，并受到不同的系统不确定性的影响。因此，对撞机搜索是跨学科暗物质搜索策略的重要组成部分。本文重点介绍了近年来对撞机暗物质研究的实验和唯象发展及其与更广泛领域的联系。
2018-04-11 hep-ex hep-ph
Mono-everything: combined limits on dark matter production at colliders from multiple final states
在粒子对撞机上产生暗物质的实验是对直接探测和间接探测实验的补充，对小质量（$m_χ<100$ GeV）的物质特别有效。一个重要的对撞机暗物质特征是由于一对这些不可见的粒子与标准模型粒子的初始态辐射的产生。目前，对撞机搜索使用单个和几乎正交的最终状态来搜索初始状态的喷流，光子或大质量规范玻色子。我们将这些结果结合在最终状态和实验中，在有效场论的背景下给出最强的基于当前对撞机的限制，并将这些限制映射到暗物质与原子核的相互作用和暗物质的自我annihilation。
2013-07-12 hep-ex hep-ph
Dark Matter Implications for Linear Colliders
暗物质的存在是目前物理学超越标准模型的最强动力之一。它对未来对撞机的影响进行了讨论。在中性伴子暗物质的情况下，宇宙学边界不能提供有用的超伴子质量上限。然而，在简单的模型中，宇宙学的考虑确实意味着要在500 GeV的线性对撞机上观察到超对称性，在LHC之前必须出现一些超对称性的特征。
2000-12-20 hep-ex hep-ph
Dark Matter Searches at Colliders
对撞机是粒子物理学中最成功的工具之一，它揭示了物质的许多东西。本文介绍了对撞机如何有助于粒子暗物质的搜索，集中在最高的能量对撞机目前正在运作，大型强子对撞机（LHC）在欧洲核子研究中心。在没有提示的字符之间的相互作用暗物质和标准物质，这篇评论强调了什么可以观察到在不久的将来，提出了主要的实验挑战，并讨论了如何对撞机搜索适合更广泛的领域的暗物质搜索。最后，它强调了未来LHC计划需要关注的几个领域。
2018-10-29 hep-ex hep-ph
Prospects for collider searches for dark matter with heavy quarks
我们提出了未来对撞机搜索与底夸克或顶夸克相关的暗物质的预测。这样的生产渠道产生的最终状态与失踪的横向能量和一个或多个b-射流。给出了限制，假设一个有效的标量算子耦合暗物质夸克，这里讨论的专用分析显着提高了一个通用的单喷流分析。我们给出了预期的高亮度LHC运行在14 TeV和33 TeV强子对撞机的更新结果。
2013-08-01 hep-ex hep-ph
Role of Future Lepton Colliders for Fermionic Z-portal Dark Matter
费米子Z门暗物质模型受到直接探测实验的严格限制。然而，由于共振湮灭，Z漏斗区域周围的狭窄参数空间是无法达到的。在本文中，我们提供了一个有趣的对撞机的前景探测Z-漏斗暗物质质量范围在未来的轻子对撞机，包括光束偏振特性。我们对这种暗物质在对撞机上的单光子信号进行了全面的分析。对90% C.L.还提供了与系统波束不确定性的约束。
2020-01-14 hep-ex hep-ph
Faking SM Photons by Displaced Dark Photon Decays
一个轻的亚稳态暗光子衰变成准直的电子/正电子对可以在LHC上伪造一个光子，无论是转换的还是未转换的。详细的对象识别依赖于检测器的细节和重建策略。我们研究了基于ATLAS（CMS）检测器几何形状的假率，并表明它可以是O（1）与一般的参数选择。特别地，被登记为光子的概率是角度相关的。这种探测器效应会导致对新物理学某些性质的测量产生偏差。在本文中，我们考虑的情况下，暗光子的最终状态是从一个重共振衰变。因此，当确定共振的自旋时，探测器效应可以显著地影响结果。此外，如果来自重共振的衰变产物是一个光子和一个暗光子，其具有伪造双光子事件的大概率，则共振被允许是矢量。由于探测器的差异，ATLAS和CMS中测量的截面不一定匹配。此外，如果双光子信号由暗光子给出，则SM $Zγ$和$ZZ$最终状态不一定与$γγ$通道一起出现，这在我们的场景中是唯一的签名。这里研究的问题也与未来任何新的物理学研究有关，光子处于最终状态。讨论了未来区分暗光子衰变和实光子的可能途径。
2017-08-09 hep-ex hep-ph
Supersymmetry and the collider Dark Matter picture
暗物质的性质是粒子物理学和天体物理学的关键问题之一，它的存在已被许多天体物理学和宇宙学观测所证实。除了直接和间接的探测实验外，对撞机对暗物质的搜索提供了独特的可能性，不仅可以探测到暗物质粒子，而且在发现的情况下，还可以通过对潜在的基础理论进行陈述来研究它们的性质。在大型强子对撞机的ATLAS和CMS实验中对暗物质的搜索计划是全面的，包括超对称暗物质候选者和其他替代品。本文介绍了这些研究的最新进展，特别是对超对称暗物质粒子的研究。
2019-08-26 hep-ex hep-ph
Collider constraints on dark mediators
我们探索的限制，目前对撞机搜索的地方QCD一样的黑暗部门。多喷流，多喷流加上失踪的能量和新兴的喷气机搜索的组合是用来获得的介质质量的约束在整个范围内的暗介子寿命的第一次。暗扇区继承了暗夸克和SM夸克通过介体耦合的味结构。当考虑到这一点时，不同味道的暗π介子在它们的一生中变得可以区分。我们表明，在这些情况下，上述搜索仍然敏感，并且我们还获得了调味场景的介体质量限制。然后，我们对比的约束条件，从对撞机搜索直接检测界限的暗物质候选人本身的风味和原味的情况。使用一个简单的处方，它成为可能显示所有的限制在暗物质和介质质量平面。来自直接探测的约束往往比对撞机的约束更强，除非与第一代夸克的耦合被抑制，在这种情况下，对撞机搜索对参数空间施加了最严格的限制。
2020-11-27 hep-ex hep-ph
Displaced Dark Matter at Colliders
暗物质与可观测扇区的耦合非常弱的模型可以解释观测到的暗物质密度，无论是作为“超级WIMP”还是作为“非对称暗物质”。“这两种类型的模型都预测了碰撞器上的位移顶点，并具有丰富的可能现象。我们分类的情况下，衰变可以自然地发生在粒子探测器内的LHC，特别关注的非平凡的情况下，衰变粒子是不可见的。这些不可见的位移顶点的位置和时间的识别显着提高了重建新物理模型，如超对称性的前景。在许多情况下，重建位移衰变的可见产物可以确定暗物质质量，从而可以根据对撞机数据预测暗物质密度。
2009-06-29 hep-ex hep-ph
Examining the origin of dark matter mass at colliders
随着传统的暗物质研究的不断深入，在新的规范群（暗规范群）下带电的轻暗物质的物理研究成为理论和实验研究的新方向之一。我们研究了大型强子对撞机（LHC）产生的高能暗物质粒子产生的轻规范玻色子的辐射过程，即暗光子簇射的性质。这种簇射过程在大型强子对撞机上提供了不同的特征，这取决于暗规范群下暗物质的性质。我们表明，大型强子对撞机实验可以识别的手征的暗物质，这导致理解的质量起源的粒子在黑暗的部门。
2018-08-30 hep-ex hep-ph
Searching for leptophilic composite asymmetric dark sector at $e^+e^-$ colliders
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Nanjing Key Laboratory of Particle Physics and Astrophysics（南京粒子物理与天体物理重点实验室）
本文研究了在 $e^+e^-$ 对撞机上寻找轻子ophilic 复合非对称暗物质的信号，探讨其在不同实验中的可探测性及参数空间互补性。
2026-01-01 hep-ex hep-ph
Dark Matter Searches at the Large Hadron Collider
暗物质是一种假设粒子，被提出来解释宇宙学观测中预期的缺失物质。然而，暗物质的动机是压倒性的，因为它主要是从它的引力相互作用中推导出来的，因为它几乎没有指出暗物质到底是什么。在WIMPs奇迹中，作为暗物质候选者的弱相互作用大质量粒子在弱尺度下正确地产生了当前的热遗迹密度，这意味着在大型强子对撞机上产生和探测它的可能性。假设WIMP是对撞机内的特立独行的粒子，预计它将与标准模型粒子配对产生。WIMP对的存在是从丢失的横向能量（MET）推断的，MET是标准模型粒子反冲的横向动量平面中的不平衡的矢量和。该对撞机能够产生轻质量的暗物质，而传统的探测方法由于相互作用中涉及的动量传递较小而无法探测到;另一方面，传统的探测方法在探测更高质量的暗物质时是稳健的，但对撞机受到部分子分布函数抑制的影响。在拓扑学上，该过程类似于直接探测中的散射过程，从而与传统的暗物质探测互补。对撞机搜索的动机很强，因为结果通常被翻译为湮灭和散射率在更传统的暗物质为导向的实验，因此一个一致的方法是适应。本文将概述大型强子对撞机上的暗物质研究。
2015-12-23 hep-ex hep-ph
Collider Searches for Dark Matter through the Higgs Lens
尽管暗物质构成了标准宇宙学范式的基石之一，但到目前为止，它的存在只是从天文观测中推断出来的，它的微观性质仍然难以捉摸。理论论证表明，暗物质可能与电弱相互作用或其他扩展粒子物理学标准模型的对称性的破坏机制有关。由此产生的希格斯玻色子，包括最近在大型强子对撞机上发现的$125 \, {\rm GeV}$自旋为0的粒子，因此代表了在对撞机实验中寻找暗物质候选者的独特工具。本文回顾了一些相关的理论模型以及在大型强子对撞机上寻找暗物质的结果。
2022-11-23 hep-ex hep-ph
Collider searches for dark matter in events with a Z boson and missing energy
在对撞机上对暗物质的探测通常涉及高能初始态辐射的特征，而没有可见的反冲粒子。对单喷流或单光子特征的研究已经对暗物质与标准模型粒子的相互作用产生了强有力的约束。我们将其扩展到单Z签名和重新解释的ATLAS分析的事件与Z玻色子和失踪的横向动量，以获得限制暗物质相互作用的质量尺度和核子截面的有效场论的背景下，描述暗物质通过重介质粒子与夸克或弱玻色子相互作用。
2012-12-22 hep-ex hep-ph
Classification of dark pion multiplets as dark matter candidates and collider phenomenology
新的限制扇区可以包含一组伪戈德斯通介子，它们在稳定性和相对质量方面表现出复杂的结构。稳定的暗物质可以作为暗物质的候选者，而它们与不稳定物质的相互作用决定了它们的遗迹丰度。整体结构，通过指定哪些通道是运动学禁止或没有，影响宇宙学，约束和对撞机现象。在本文中，我们提出了一个分类的这些赝戈德斯通介子结构。我们发现，结构可以分为三类，对应于强，抑制和基本上不存在的间接检测的限制。给出了几种基准模型的不稳定介子衰变长度和暗喷流性质的极限。
2020-03-11 hep-ex hep-ph
Searching for Dark Matter at Hadron Colliders
综述了在强子对撞机上专门寻找暗物质的理论和实验技术。从7和8 TeV质子-质子碰撞在大型强子对撞机上的暗物质相互作用的边界已收集和解释的结果。我们回顾了暗物质与标准模型相互作用的有效场论图像的现状。目前，大型强子对撞机实验有更强的限制运营商导致自旋相关的散射比直接检测实验，而直接检测探针更约束自旋无关散射的WIMP质量超过几个GeV。
2014-06-22 hep-ex hep-ph
Prospects for Heavy WIMP Dark Matter Searches at Muon Colliders
总结暗物质模型约束的图可以帮助可视化同一种实验的不同搜索之间以及不同实验之间的协同作用。在这份白皮书中，我们提出了一个更新的欧洲战略简报书情节，从对撞机搜索的角度来看，在暗物质在能源前沿（EF10）斯诺马斯专题组，从未来的对撞机设施的输入开始。我们以目前使用暗物质工作组推荐的基准模型为LHC搜索绘制的图为起点，该工作组也用于欧洲战略简报书的BSM和暗物质章节。这些图也可以作为关于暗物质互补性的跨边界讨论的起点，并且可以作为这些讨论的结果进行更新。这是一份提交给APS Snowmass流程的EF10专题组白皮书。
2022-05-20 hep-ex hep-ph
Probing Dark Forces and Light Hidden Sectors at Low-Energy e+e- Colliders
一个暗区--一个新的非阿贝尔规范群，被希格斯或限制在GeV尺度附近--可以在低能e + e碰撞中被探测到。低质量暗扇区可以解释DAMA/LIBRA和PAMELA，ATIC和INTEGRAL观测报告的年度调制信号，通过产生小的质量分裂和弱尺度暗物质的新相互作用。其中一些观测结果可能是对撞机搜索可以明确确认的低质量暗区的第一个迹象。O（GeV）质量暗态的产生和衰变是由希格斯德阿贝尔规范玻色子与超荷动力学混合介导的。来自BaBar、BELLE、CLEO-c和KLOE的现有数据可能包含数千个引人注目的暗区事件，这些事件具有高度多样性的轻子，可以重建质量共振和可能的位移顶点。我们讨论了Higgsed和受限暗区的产生和衰变现象，并提出了e + e-对撞机的搜索策略。我们还使用DAMA/LIBRA信号来估计暗扇区态的产生截面和衰变寿命。
2009-09-03 hep-ex hep-ph
Darkonia at Colliders
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Radboud University（拉德堡德大学）
本研究采用含标量、赝标量、矢量力载体的三种模型，分析对撞机上暗夸克偶素的信号特征，发现其新信号可在LHC和Belle II探测，拓展了暗物质对撞机搜寻的可能方向。
2026-08-10 hep-ex hep-ph
$Z$-boson decays into an invisible dark photon at the LHC, HL-LHC and future lepton colliders
研究了高能碰撞中$Z$矢量玻色子衰变为光子和无质量暗光子的过程。光子可以被用作事件的触发器，而暗光子被间接地检测为事件终态中的丢失动量。我们研究了在LHC、HL-LHC和未来的轻子对撞机上寻找这种暗光子的可能性，并比较了各自的灵敏度。正如预期的那样，最好的结果是在$Z$质量，FCC-ee和CEPC运行的轻子对撞机，最终灵敏度为$O(10^{-11})$阶的分支比。我们还讨论了如何利用轻子碰撞事件的光子角分布来区分暗光子和赝标量态（如轴子）。
2020-06-29 hep-ex hep-ph
Measuring Relic Abundance of Minimal Dark Matter at Hadron Colliders
我们考虑的特殊情况下，暗物质（DM）的候选人没有检测到直接检测程序时，实验灵敏度达到中微子通量背景。在这种情况下，如果DM候选者是WIMP类型，则在碰撞器处的DM搜索对DM遗迹丰度施加约束。具体地说，我们在最小DM模型的框架下考虑了三重态（五重态和七重态）DM，并探讨了在大型强子对撞机和未来100 TeV强子对撞机上发现DM候选者的可能性。如果在这种情况下，DM候选者在LHC被发现，那么需要额外的DM候选者来解释观测到的遗迹丰度。另一方面，在这些DM搜索程序在对撞机的空结果引起的DM遗迹丰度下限。
2018-10-17 hep-ex hep-ph
Moving Beyond Effective Field Theory in Dark Matter Searches at Colliders
在过去的几年里，人们对对撞机直接产生暗物质的兴趣呈指数级增长。已经考虑了各种“Mono-X”特征，其中X代表探针粒子对DM粒子的反冲，这允许事件是可预测的。到目前为止，这些签名的分析主要是在有效场论（EFT）的框架内进行的，它允许在直接检测实验中的搜索与碰撞机搜索的比较。不幸的是，正如一些作者最近指出的那样，EFT方法有严重的局限性，可能会导致严重低估或高估的影响范围。我将讨论这些限制和新的想法，在解释碰撞机搜索DM。
2015-06-01 hep-ex hep-ph
Dark Higgs Bosons at Colliders
本综述探讨了暗希格斯机制在SM暗区扩展中为新粒子赋予质量的唯象学，重点分析了对撞机实验中暗希格斯玻色子与暗光子的搜索策略，涵盖了重于和轻于SM希格斯玻色子两种情形及互补约束。
2024-02-19 hep-ex hep-ph
Shinning Light on Sterile Neutrino Portal Dark Matter from Cosmology and Collider
假设暗扇区由一个暗标量$ϕ$和一个暗费米子$χ$组成，且严格满足$Z_2$对称性，则无菌中微子$N$可以通过汤川耦合$λ_{ds} \barχϕN$充当暗扇区和标准模型之间的信使.在本文中，我们专注于特定的场景$m_N>m_ϕ+m_χ$与$χ$是一个FIMP暗物质。由于Yukawa耦合$λ_{ds}$和混合角$θ$的减小，暗标量$ϕ$的衰变宽度受到双重抑制。延迟衰变$ϕ\toχν$将对宇宙学观测，如大爆炸核合成、宇宙微波背景各向异性功率谱、相对论中微子有效数$N_{\rm eff}$和高能中微子通量等产生重大影响。同时，当$m_N<m_W$时，无菌中微子可以在对撞机上产生位移的顶点签名。暗标量$ϕ$也会在相对较大的四次耦合下引起可测量的希格斯粒子的不可见衰变。本文对宇宙学和对撞机的约束条件进行了综合分析。我们发现，几乎整个参数空间与$m_N<m_W$是在未来的实验。
2022-12-20 hep-ex hep-ph
Minimal Dark Matter bound states at future colliders
假设暗物质是一个电弱多重态，导致预测的候选者具有多TeV的质量，可以形成电弱束缚态。与电弱矢量具有相同量子数的束缚态被发现是特别有趣的，因为它们可以在轻子对撞机上以大截面共振产生。这种束缚态存在，例如，如果DM是一个自动稳定的费米子弱5重态，质量为$M \approx$ 14 TeV，使得DM丰度被热再现。在这个模型中，μ子对撞机可以解决三个这样的束缚态。生产率是如此之大，DM光谱的细节可以用更大的统计数据来探测：我们计算单个和多个$γ$线的特征图案。
2021-06-11 hep-ex hep-ph
Dark Matter "Collider" from Inelastic Boosted Dark Matter
我们提出了一种新的暗物质（DM）的检测策略的模型与非最小暗扇区。底层DM场景中的主要成分是增强的DM粒子和较重的暗扇区状态。相对论DM撞击在目标材料上非弹性地散射到较重的状态，随后衰变成DM以及包括可见（标准模型）粒子的较轻的状态。因此，预期的信号事件伴随着与目标粒子反冲相关的次级级联过程的可见签名，不同于不涉及次级签名的典型中微子信号。然后，我们讨论了各种运动学特征，其次是DM检测前景在大容量中微子探测器与模型框架，其中暗规范玻色子是标准模型粒子和DM之间的调解人。
2017-04-20 hep-ex hep-ph
Search for invisible dark photon in $γe$ scattering at future lepton colliders
首次考察了在未来的轻子对撞机ILC、CLIC和CEPC上$γe^-$散射中大质量暗光子的产生。DP的不可见衰减模式被解决。研究了康普顿背散射光子与极化电子的非极化散射和碰撞，给出了丢失的能量分布。我们考虑了DP质量$m_{A'}$的宽范围10 GeV - 1000 GeV。在95% C. L.在平面$(\varepsilon, m_{A'})$中，其中$\varepsilon$是动力学混合参数。
2022-04-11 hep-ex hep-ph
Searches for vector-like quarks at future colliders and implications for composite Higgs models with dark matter
许多复合希格斯模型预测存在质量在大型强子对撞机范围之外的矢量夸克，例如$m_Q \gtrsim 2$ TeV，特别是如果这些模型包含暗物质候选者。在这样的模型中，新共振的质量从上面被限制，以满足来自观测到的遗迹密度的约束。因此，我们开发了新的策略，在未来的$100$ TeV对撞机寻找矢量夸克，并评估可以探测到的质量和相互作用。我们发现，如果费米共振衰变为标准模型（暗物质）粒子，那么可以测试$\sim 6.4$（$\sim 9$）TeV那么大的质量。我们还讨论了暗物质搜索的互补性，表明大部分的参数空间可以关闭。总的来说，这项研究进一步激发了对下一代设施的更高能量强子对撞机的考虑。
2018-03-13 hep-ex hep-ph
Interplay and Characterization of Dark Matter Searches at Colliders and in Direct Detection Experiments
在本白皮书中，我们提出并讨论了一个具体的建议，在对撞机和直接探测实验中对暗物质搜索的一致解释。基于矢量和轴向矢量中介交换的简化模型的具体实现，该建议演示了如何在平等的基础上比较两种搜索策略。
2015-10-15 hep-ex hep-ph
Dark Matter Stabilization Symmetries and Long-Lived Particles at the Large Hadron Collider
标准模型之外的许多流行的新物理模型使用宇称来稳定弱相互作用的暗物质候选者。我们研究了欧洲核子研究中心大型强子对撞机区分模型与奇偶稳定的暗物质模型中的暗物质是稳定的其他对称性的潜力。在这封信中，我们专注于涉及长寿命粒子和大量丢失的横向能量的签名。为了说明这些签名，我们考虑三个模型从文献中，这是一个更一般的一类模型与非传统的稳定对称性的代表。最乐观的方案可以观察到在设计质心能量处具有积分亮度的最小10倒数fb的所提出的签名。要证实稳定对称性不是简单的宇称，可能需要相当长的时间。总之，我们强调，稳定弱相互作用暗物质的基本对称性对大型强子对撞机和我们对暗物质性质的理解具有巨大的影响。
2009-07-20 hep-ex hep-ph
On the possibility to study antiproton production at the SPD detector at NICA collider for dark matter search in astrophysical experiments
暗物质是宇宙学标准模型的一个重要组成部分，但它的性质仍然是未知的。最常见的解释之一是，暗物质由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成，它们被认为是大爆炸的冷热遗迹，并形成了银河系的暗晕。除了标准的天体物理学成果外，还可以通过研究银河系晕中暗物质对可能湮灭产生的宇宙射线中的异常反质子成分来间接寻找暗物质。AMS-02和PAMELA谱仪进行的测量表明，对$pp$、$pD$、$pHe$和$HeHe$碰撞中反质子产生截面的有限了解是背景扣除的主要不确定性之一。计划在NICA对撞机上进行的SPD实验可以精确测量从阈能到$\sqrt{s}=26$ GeV/ $c$的$pp$和$pD$碰撞中宽运动学范围内的反质子产额。
2018-12-03 hep-ex hep-ph
A Duet of Freeze-in and Freeze-out: Lepton-Flavored Dark Matter and Muon Colliders
该研究探索轻子味暗物质模型在未来μ子对撞机的信号，发现暗物质冻结产生与媒介子冻结析出的相互作用给出暗物质质量TeV量级上限，证实该模型可作为μ子对撞机新物理研究的通用基准。
2024-07-08 hep-ex hep-ph
Displaying dark matter constraints from colliders with varying simplified model parameters
寻找暗物质是粒子和天体粒子物理学界的主要科学驱动力之一。确定暗物质的性质将需要一个广泛的方法，一系列的实验追求不同的实验假设。在这个搜索计划中，对撞机实验提供了对暗物质的见解，这是对直接/间接探测实验和天体物理证据的补充。为了比较各种实验的结果，需要一个共同的理论框架。ATLAS和CMS实验采用了一套简化的模型，引入了两个新的粒子，一个暗物质粒子和一个介体，其相互作用强度由介体的耦合来设定。到目前为止，大型强子对撞机和未来强子对撞机结果的介绍集中在四个基准方案与这些简化模型中的特定耦合值。在这项工作中，我们将描述如何将这四个基准测试场景扩展到任意耦合，并发布相应的代码供进一步研究使用。这将允许对对撞机搜索与对较小耦合敏感的加速器实验进行更直接的比较，例如美国粒子物理学未来社区研究（Snowmass 2021），并将给出暗物质对撞机搜索与直接和间接检测搜索相比的耦合依赖性的更完整的图片。通过使用半分析的方法来重新调整对撞机的限制，我们大大减少了所需的计算资源相对于传统的方法的基础上产生的额外的模拟信号样本。
2022-03-22 hep-ex hep-ph
Probing Dark-ALP Portals at Future $e^+e^-$ Colliders
我们研究了在未来的$e^+e^-$对撞机上连接可见光区和暗区的门户相互作用，以及光子、暗光子和类轴子粒子（ALP）的局部相互作用。这些相互作用，介导的高维有效运营商，可能会出现在一个循环之间的动力学混合暗光子和普通光子，或无质量的暗光子，由直接的短距离的贡献。我们通过研究产生的$e^+e^- \to γγ\barγ$对有效耦合的敏感性来探索质量在约10 GeV至230 GeV之间的重ALP的这些门户相互作用，其中暗光子$\barγ$在最终状态中引起动量缺失。我们将展示如何适当选择缺失能量和缺失质量切割可以优化信号与标准模型背景的比率。排除区域的有效光子暗光子ALP耦合与ALP质量的碰撞能量和积分亮度的几个代表性的值，目前设想的未来$e^+e^-$项目。
2019-07-13 hep-ex hep-ph
Closing up on Dark Sectors at Colliders: from 14 to 100 TeV
我们调查的范围LHC运行2和未来的圆形强子对撞机与高达100 TeV的质量中心的能量探索潜在的暗物质部门。这些暗区方便和广泛的描述简化模型。我们考虑的简化模型提供了标准模型部分子和暗扇区粒子之间的相互作用的微观描述介导的四种基本类型的信使场：标量，伪标量，矢量或轴向矢量。我们的分析扩展并更新了先前在8和14 TeV到100 TeV的LHC模型与所有四个信使类型的结果。我们重新审视和改进的分析，在14 TeV，通过研究各种分析技术，得出结论，最具鉴别力的变量对应于失踪的横向能量和最终状态的射流之间的方位角。到了100 TeV，暗物质简化模型的限制显著增强，特别是对于较重的介质和暗扇区粒子，LHC的可用相空间受到限制。100 TeV对撞机的可能性为暗区基本参数提供了前所未有的覆盖范围，并为确定暗物质的粒子性质及其与标准模型的相互作用提供了独特的机会。
2015-09-09 hep-ex hep-ph
Searching for the dark photon at the Future Circular Lepton Collider
本研究结合 FCC-ee 的电弱精确测量前景，探讨通过高精度直接测量 α_em(M_Z^2) 在 10^-5 精度上探测暗光子效应的可能性。
2025-05-15 hep-ex hep-ph
Muonphilic asymmetric dark matter at a future muon collider
School of Physics and Astronomy, Monash University（莫纳什大学物理与天文学院）；ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics, School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理学院暗物质粒子物理卓越研究中心）
研究μ子亲和非对称暗物质参数空间的现象学限制及未来μ子对撞机的探测灵敏度，考虑维数6有效算符和基于加权Lμ-Lτ的紫外模型，分析不同耦合方式对暗物质 relic 密度的影响，并评估3和10 TeV对撞机的探测能力。
2026-04-30 hep-ex hep-ph
Next-to-Leading Order Predictions for Dark Matter Production at Hadron Colliders
我们提供了次主导阶（NLO）预测暗物质（DM）的生产与喷流或光子在强子对撞机。特别是，我们研究了通过介体产生一对费米子DM粒子，介体通过矢量、轴向矢量、标量、伪标量或胶子诱导的耦合耦合到SM。与这些运营商相关的新的物理规模的实验约束是有限的系统，突出了NLO信号建模的需要。我们因式分解的非线性光学QCD和DM部分的计算，允许使用这里提出的结果在单喷流和双光子最终状态的各种搜索的可能性。我们的结果被实施到蒙特卡罗程序MCFM。
2012-11-27 hep-ex hep-ph
Probing the MSSM explanation of the muon g-2 anomaly in dark matter experiments and at a 100 TeV $pp$ collider
我们探讨了当前和未来的暗物质和对撞机实验的能力，在探测异常磁矩的μ子，$(g-2)_μ$，在最小超对称标准模型（MSSM）。我们发现，最新的PandaX-II/LUX-2016数据对参数空间提供了强约束，使$(g-2)_μ$在$2σ$范围内，这将被即将到来的XENON-1 T（2017）实验进一步排除。我们还发现，100 TeV的$pp$对撞机可以覆盖我们的大多数幸存的样品，满足DM遗迹密度在$3σ$范围内通过$Z$或$h$共振效应，通过搜索从$\tildeχ^0_2\tildeχ^+_1$相关的产品的三轻子事件。而在100 TeV $pp$对撞机和DM直接探测中超出未来三轻子搜索灵敏度的样品要么是类higgsino/wino LSP，要么是与slepton共湮灭的类bino LSP。这样的压缩区域可以由在100 TeV $pp$对撞机上的单喷射（类）搜索覆盖。
2017-03-28 hep-ex hep-ph
Non-Minimal Dark Sectors: Mediator-Induced Decay Chains and Multi-Jet Collider Signatures
大量天体物理学和宇宙学证据表明，宇宙不仅包含可见物质，还包含暗物质。为了抑制暗扇区和可见扇区之间的耦合，一个标准的假设是这两个扇区仅通过中介进行通信。在本文中，我们做了一个简单但重要的观察：如果暗扇区包含多个具有相似量子数的组分，那么这个介体也一般地引起暗扇区衰变，较重的暗组分衰变为较轻的组分。这反过来甚至可以产生相对较长的暗衰变链，衰变链的每一步也会产生可见物质。因此，这种介体诱导的衰变链的可见副产物可以作为这种情况的独特特征。为了更具体地研究这种可能性，我们研究了一个场景，其中一个多分量的暗扇区通过中介连接到标准模型夸克。然后，我们证明，这样的情况下产生的多喷对撞机签名，我们检查这样的喷气机在部分子和检测器水平的属性。在相对较大的区域内的参数空间，我们发现，这样的多射流签名不排除现有的单射流和多射流搜索。因此，这种衰变级联代表了在当前和未来对撞机上发现多组分暗区的潜在途径。
2020-05-01 hep-ex hep-ph
Illuminating Dark Photons with High-Energy Colliders
高能对撞机对暗光子具有独特的敏感性，暗光子是破碎的暗U（1）规范理论的媒介物，与标准模型（SM）超荷动力学混合。在125 GeV的希格斯玻色子的奇异衰变h -> Z Z_D -> 4l和Drell-Yan事件pp -> Z_D -> 11中可以探测到暗光子。如果暗U（1）被隐藏的扇形希格斯机制打破，那么暗和SM希格斯玻色子玻色子之间的混合也允许奇异衰变h -> Z_D Z_D -> 4l。我们表明，14 TeV的大型强子对撞机和100 TeV的质子-质子对撞机提供了强大的探测两个外来希格斯衰变通道。在单独动力学混合的情况下，直接Drell-Yan产生对Z_D的灵敏度最高，在HL-LHC（100 TeV pp对撞机）上可以探测到大于9 × 10^（-4）（4 × 10^（-4））的Z_D。奇特的希格斯衰变h -> Z Z_D提供了稍弱的灵敏度，但这两种测量都是必要的，以区分动力学混合暗光子从其他情况。如果Higgs混合也存在，那么通过寻找位移暗光子衰变，衰变h -> Z_D Z_D可以在2 m_mu < m_（Z_D）< m_h/2的质量范围内，对Z_D的灵敏度达到λ>~ 10^（-9）- 10 ^（-6）（10^（-10）- 10^（-7））。我们还比较了pp对撞机上Z_D灵敏度与模型无关的间接灵敏度。我们进行了一个全球的暗光子模型的电弱拟合，大大更新以前的工作在文献中。在LEP、…
2015-02-27 hep-ex hep-ph
Collider Constraints on the Dark Matter Interpretation of the CDMS II Results
CDMS II实验最近观测到的三个事件可以解释为8.6 GeV的暗物质与硅探测器内的核子弹性散射，其自旋无关的截面为1.9 x 10^-41 cm ^2。我们采用有效的暗物质相互作用的方法来拟合解释的截面，并作出预测的单喷流和双光子的生产在LHC与拟合的参数。我们表明，一些运营商已经排除了目前的数据，而其他人可以进一步探讨在即将到来的14 TeV运行的大型强子对撞机。
2013-08-01 hep-ex hep-ph
Graviton-mediated dark matter model explanation the DAMPE electron excess and search at $e^+e^-$ colliders
DAMPE宇宙射线电子谱的最新结果显示，在大约1.4 TeV的背景上有一个狭窄的凸起。我们试图在一个简化的Kaluza-Klein引力子介导的暗物质模型中解释DAMPE电子过剩，在该模型中引力子只与轻子和暗物质相互作用。给出了相关的唯象讨论，并指出这种简化的引力子介导的暗物质模型有可能在未来的轻子对撞机实验中得到交叉检验。
2017-12-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Constraints on Light Majorana Dark Matter from Colliders
我们探讨模型无关的碰撞机约束轻马约拉纳暗物质粒子。我们发现，对撞机提供了一个互补的探针的WIMP直接检测，并给出了最强的电流约束轻DM粒子。对撞机实验可以访问直接检测搜索无法探测的相互作用，并且在参数空间的大部分中，某些算子的性能比直接检测实验高出约一个数量级。对于在低动量转移时被抑制的算子，对撞机搜索已经对这些算子施加了限制，限制了它们作为DAMA解释的使用。
2010-06-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Complementary probe of dark matter blind spots by lepton colliders and gravitational waves
本文以惰性偶线模型为例，研究了如何利用相变引力波与对撞机信号在电弱单圈水平上的协同作用来解开暗物质的盲点。我们进行了详细的蒙特卡罗研究，在未来的轻子对撞机在有利的参数空间，这是符合目前的暗物质实验和对撞机的限制。我们的研究表明，环形正负电子对撞机和其他未来的轻子对撞机有潜力探索暗物质盲点。
2021-09-16 hep-ph
Dark Matter Signature from the Sky and at Colliders
在这次演讲中，我们简要回顾了我们最近对暗物质（DM）粒子性质的研究。
2010-08-24 hep-ph
Dark Matter with Flavor Symmetry and its Collider Signature
暗物质和标准模型物质通过味道联系在一起的概念意味着2型喷流+ $μ^\pm$ + $e^\mp$ +缺失能量的通用对撞机签名。我们讨论了这一建议的理论基础和它的验证在大型强子对撞机。
2015-01-26 hep-ph
Collider search of light dark matter model with dark sector decay
我们探讨了暗物质遗迹密度不是由热机制直接产生的，而是由其他较重暗扇区粒子衰变产生的，而这些较重暗扇区粒子又可以由热冻结机制产生。使用一个具体的模型与轻暗物质从暗扇区衰变，我们研究了碰撞签名的暗扇区粒子与希格斯生产过程。我们发现，未来的轻子对撞机可以是一个更好的地方来探测这种轻暗物质模型的签名比强子对撞机，如大型强子对撞机。同时发现，相对于质心能量为350 GeV的Higgs工厂，质心能量为250 GeV的Higgs工厂具有更好的分辨这种轻暗物质模型特征的潜力。
2021-10-28 hep-ph
Discovering Electroweak Interacting Dark Matter at Muon Colliders using Soft Tracks
针对强子对撞机难以重建最小暗物质模型中带电态衰变产生的软带电粒子的问题，研究证明3 TeV μ子对撞机可探测软径迹，实现热Higgsinos等暗物质候选者的发现，为未来对撞机暗物质搜索提供重要方向。
2024-05-14 hep-ph
Measuring Dark Matter at Colliders
我们探讨了在粒子对撞机实验中测量暗物质性质的需要和前景。我们讨论了粒子暗物质的推断属性和物理之间的联系，预计将被发现的大型强子对撞机（LHC）和国际直线对撞机（ILC）和激励的必要性，测量详细的暗物质属性在对撞机。然后，我们调查了一个模型无关的签名的暗物质在对撞机和讨论其可观测性。接下来，我们将研究在最小超引力（mSUGRA）参数空间中使用两个示例点精确测量暗物质特性的前景。在这种测量中遇到的主要困难之一是对不可观测的重态的质量缺乏约束。我们讨论了一种新的方法，实验得出这样的重质量的估计，然后得出结论。
2005-09-26 hep-ph
Cornering top-philic dark matter with colliders and cosmology: the importance of QCD corrections
约束暗物质模型需要对来自对撞机物理学、宇宙学和天体物理学的大量观测量进行精确的预测。考虑了两类顶夸克耦合的暗物质模型，研究了暗物质遗迹密度、直接探测和间接探测以及对撞机搜索在探索模型参数空间中的互补性.此外，我们调查如何高阶校正影响的结果。
2019-03-29 hep-ph
The Dark Sequential Z' Portal: Collider and Direct Detection Experiments
我们重新审视马约拉纳费米子作为暗物质候选者的地位时，一个连续的Z'规范玻色子支配的暗物质现象。直接的暗物质探测信号来自于泡室和液体氙探测器上的暗物质-核散射，以及冰立方实验测量的来自太阳的中微子通量，这是由自旋相关的暗物质-核散射控制的。在对撞机方面，LHC寻找双轻子和单喷流+丢失的能量信号发挥着重要作用。还讨论了遗迹密度和扰动要求。通过利用暗物质的互补性，我们概述了参数空间的区域，其中可以成功地有一个马约拉纳暗物质粒子在目前和计划的实验灵敏度。
2017-08-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Long-Lived Dark Hadrons at the Electron-Ion Collider
Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究具有GeV尺度禁闭的暗非阿贝尔规范扇区，通过电子离子对撞机对暗强子化动力学进行补充探测，给出基准门户构造，讨论类轴矢媒介子与暗介子混合及位移衰变特征。
2026-07-21 hep-ex hep-ph nucl-ex
