LHC experiments for long-lived particles of the dark sector
暗物质方案正在大型强子对撞机的通用实验中通过快速衰变状态进行测试。与此同时，新的专用探测器已被提议用于大型强子对撞机，以探测预测远离相互作用点衰变的长寿命粒子的暗物质门户理论：MoEDAL-MAPP，MoEDAL-MALL，FASER，SND@LHC，CODEX-b，MATHUSLA，AL 3X，ANUBIS，FACET，milliQan，FORMOSA。此外，SHiP束流收集实验计划与SPS束一起运行，以扩大对此类粒子的发现范围。探测器的设计和预期的物理灵敏度，这些实验的重点是解释的暗物质的性质的方案。
2021-12-20 hep-ex hep-ph physics.ins-det
MoEDAL-MAPP, an LHC Dedicated Detector Search Facility
在LHC的Run-2期间，LHC的第一个专门的搜索实验MoEDAL实验在IP 8接收了超过6 fb^-1的数据，包括p-p和Pb-Pb碰撞，效率为100%。LHCC已经批准了MoEDAL合作组织的LoI，该合作组织描述了一个令人兴奋的计划，该计划旨在扩大对p-p和重离子碰撞中高度电离粒子（HIP）的搜索，以包括LHC的RUN-3和最终HL-LHC中新物理学（NP）的弱电离和长寿命粒子（LLP）信使。2021年，作为项目第一阶段的一部分，欧洲核子研究中心批准MoEDAL基线探测器重新安装，以提高效率，降低阈值，瞬时亮度增加5倍，并提高Ecm。MoEDAL将继续寻找NP的HIP化身，重点是寻找BSM物理学的大质量、单电荷和多电荷化身，例如超对称、中微子质量模型、L-R对称、作为MoEDAL-MAPP项目第一阶段的一部分，CERN还于2021年批准安装MoEDAL穿透粒子装置（MAPP）在距离IP 8 100米的UA 83隧道内。MAPP探测器对弱相互作用粒子的灵敏度低至10^-3 e，即有效电荷。此外，MAPP探测器与MoEDAL的捕获探测器相结合，为我们提供了对带电LLP的独特灵敏度。MAPP对中性LLP也有一定的敏感性。在项目的第二阶段，我们将为HL-LHC安装MAPP-2升级。我们预计该探测器将部署在IP 8附近的UGC 1画廊。实验的这一阶段旨在确保教育部-MAPP对BSM物理…
2023-03-13 hep-ex hep-ph
MoEDAL: Seeking magnetic monopoles and more at the LHC
MoEDAL实验（位于LHC的单极和奇异探测器）旨在直接搜索磁单极子和其他高度电离的稳定或亚稳态粒子，这些粒子出现在标准模型之外的各种理论场景中。它的物理目标-在很大程度上补充了多用途大型强子对撞机探测器ATLAS和CMS-通过部署塑料核径迹探测器，结合捕获带电高度电离粒子的捕获体积和用于监测的TimePix像素设备来实现。本文重点介绍了LHC运行II探测器的现状和展望。
2015-11-05 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The MoEDAL experiment at the LHC: status and results
大型强子对撞机的MoEDAL实验被优化，以检测高度电离的粒子，如磁单极子，双子和（多）带电的稳定大质量粒子，这些粒子在许多理论场景中预测。MoEDAL部署在LHCb洞穴中，将被动核径迹探测器与磁共振捕获体积（MMT）相结合，同时使用MediPix像素探测器阵列监测溅射产物背景。介绍了探测器的概念和它的物理范围，补充大型通用LHC实验ATLAS和CMS，将给出。重点是最近的MoEDAL结果在13 TeV，其中从2015年大型强子对撞机碰撞暴露的MMT中搜索磁单极子的零结果设置了磁荷超过1.5狄拉克电荷的粒子的世界上最好的限制。潜在的寻找重，长寿命的超对称带电粒子进行了讨论。
2017-08-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Prospects for detecting long-lived particles at the Large Hadron Collider
本论文总结了四年的研究，通过四个独立项目调查了LHC上由超对称、跷跷板等BSM模型预测的长寿命粒子的探测前景，并评估了ATLAS、CMS及首次包括的MoEDAL实验对新物理的灵敏度。
2023-10-20 hep-ex hep-ph
Search for magnetic monopoles with the MoEDAL forward trapping detector in 13 TeV proton-proton collisions at the LHC
MoEDAL旨在识别高能LHC碰撞中产生的长寿命高电离粒子形式的新物理。它的塑料核径迹探测器阵列和铝捕获体积提供了两种独立的被动探测技术。在这里，我们提出的第一次搜索的结果，在13 TeV的质子-质子碰撞中使用的捕获技术，扩展以前的出版物与8 TeV的数据在LHC运行-1。总共222公斤的MoEDAL捕获探测器样品暴露在前向区域，并通过搜索通过超导磁力计后的感应持续电流进行分析。磁荷超过一半的狄拉克电荷被排除在所有的样品和限制放置在13 TeV的$pp$碰撞的磁单极子的生产上的第一次。搜索探测质量范围以前无法达到对撞机实验高达五倍的狄拉克电荷。
2017-01-12 hep-ex hep-ph
Recasting Bounds on Long-lived Heavy Neutral Leptons in Terms of a Light Supersymmetric R-parity Violating Neutralino
本研究重释过往及当前实验对惰性中微子的灵敏度，得到轻R宇称破缺超对称中性微子相关耦合的新约束，发现多类实验可将约束提升至多3-4个数量级。
2023-08-10 hep-ex hep-ph
Heavy neutral leptons in effective field theory and the high-luminosity LHC
质量在电弱标度附近的重中性轻子（HNL）被认为是相当长寿命的粒子，这是由于观察到的活性中微子质量很小。在这项工作中，我们研究了长寿命的HNL在$N_R$ SMEFT，一个标准模型（SM）的扩展与单重费米子，我们添加到非重正化运营商的尺寸-6。包含两个HNL的运营商可以导致相当大的生产截面的增强，相比的最小的情况下，HNL仅通过与SM中微子混合产生。我们计算了ATLAS探测器和未来远探测器实验的预期灵敏度：AL 3X，ANUBIS，CODEX-b，FASER，MATHUSLA和MoEDAL-MAPP。HNL质量和活动重混合角的敏感范围比最小情况下的大得多。我们研究这两个，狄拉克和马约拉纳，HNL和讨论这两种情况下，实际上不同的现象，HNL群众超过大约100 GeV。
2021-08-13 hep-ex hep-ph
Prospects of a Search for Neutral, Long-Lived Particles using Photon Timing at CDF
我们提出了寻找中性的，长寿命的粒子衰变到光子使用他们的到达时间测量与新安装的EMTiming系统在CDF的前景。使用GMSB $\tildeχ_{1}^{0}\toγ\tilde{G}$模型，我们估计预期的95%置信水平的排斥区作为中性伴子质量和寿命的函数。我们发现，单光子和双光子分析的组合应该允许运行II中的Tevatron在LEP II处容易地从ALEPH扩展排除区，并覆盖理论上有利的部分$m_{\tilde{G}}$ <几keV/c^2 GMSB参数空间。
2004-10-19 hep-ph
Long-lived Sterile Neutrinos at the LHC in Effective Field Theory
本文在中微子扩展的标准模型有效场论（$ν$ SMEFT）框架下研究了在大型强子对撞机（LHC）上进行无菌中微子置换顶点搜索的前景。无菌中微子的产生和衰变可以通过弱流中的标准活性-无菌中微子混合进行，也可以通过去耦新物理产生的高维算子进行。如果无菌中微子是长寿命的，它们的衰变可以导致可以重建的位移顶点。我们研究了ATLAS/CMS探测器的搜索灵敏度，未来的远探测器实验：AL 3X，ANUBIS，CODEX-b，FASER，MATHUSLA和MoEDAL-MAPP，并在拟议的固定目标实验SHiP。我们研究的情况下，无菌中微子主要是通过罕见的魅力和底介子衰变通过最小的混合和/或尺寸六运营商的$ν$ SMEFT拉格朗日。我们进行模拟，以确定高光度LHC实验在探测EFT运营商的潜在影响，发现这些实验是非常有竞争力的其他搜索。
2021-02-03 hep-ph
Tumblers: A Novel Collider Signature for Long-Lived Particles
在本文中，我们指出了一个新的签名的物理学超越了标准模型，这可能会被观察到在大型强子对撞机（LHC）和未来的对撞机。这个特征在标准模型的许多扩展中自然出现，是由不稳定的长寿命粒子沿着同一衰变链连续衰变产生的多个位移顶点造成的。我们把这样一个置换的顶点序列称为“n”。“我们研究了在LHC上观察翻转器的前景，并评估了翻转器签名可以在多大程度上与新物理学的其他签名区分开来，这些签名也涉及同一对撞机事件中的多个位移顶点。作为这种分析的一部分，我们还开发了一个程序，用于重建相应衰变链中所涉及的粒子的质量和寿命。我们发现，发现和区分不倒翁的前景，可以大大提高利用精确的定时信息，如将提供的CMS定时层在高光度LHC。因此，我们的分析提供了强大的额外的动机，继续努力，以提高对撞机探测器在LHC及以后的计时能力。
2022-11-10 hep-ex hep-ph
Prospects of Searches for Neutral, Long-Lived Particles which Decay to Photons using Timing at CDF
我们提出了寻找中性的，长寿命的粒子衰变到光子使用他们的到达时间测量与新安装的计时系统上的电磁量能器（EMTiming）的对撞机探测器在费米实验室（CDF）的前景。蒙特卡罗模拟表明，EMTiming可以提供来自具有长寿命和低提升的粒子的衰变光子之间的分离，以及来自标准模型背景的提示光子。使用规范介导的超对称性破缺（GMSB）$\tildeχ_{1}^{0}\toγ\tilde{G}$模型，我们估计一个准模型独立的灵敏度，仅使用直接中性伴子对生产，也估计预期的95%置信水平的排斥区域作为中性伴子质量和寿命的函数的所有超伙伴生产。我们发现，单光子和双光子分析的结合应该可以使第二次运行中的Tevatron在高中性伴子质量和高寿命时很容易地扩展LEP II的排斥区，并覆盖理论上有利的$m_{\tilde{G}}$ < 1 keV/c^2参数空间的大部分（如果不是全部的话），其中中性伴子质量小于150 GeV/c^2。
2004-07-02 hep-ph
Prospects to study a long-lived charged next lightest supersymmetric particle at the LHC
如果标量τ $\stau$是下一个最轻的超对称粒子，并衰变成最轻的超对称粒子引力子（$\gravitino$），它通常会有很长的寿命。在本文中，我们调查的可能性，以研究衰变这样一个长寿的标量τ在大型强子对撞机。如果我们能在目前的LHC实验中增加额外的探测器，能够阻止Stau粒子并测量产生的衰变产物，就可以在LHC上精确地研究衰变特性。我们确定了一个最大的“塞子检测器”，可以添加在CMS洞穴，并估计灵敏度的寿命的stau和质量的引力子与此检测器。如果轴突$\axino$的衰变通道是开放的，标量tau的衰变可能会被显著修改。我们研究的可能性，以区分从衰变到引力子通过测量过程$\stau\to \axino (\gravitino) τγ$使用塞子检测器。
2006-12-06 hep-ph
Probing long-lived doubly charged scalar in the Georgi-Machacek model at the LHC and in far detectors
本文研究在LHC和远探测器中探测Georgi-Machacek模型中长寿命双电荷标量的潜力，通过分析位移顶点等信号特征，结合LHC与远探测器搜索，预计可覆盖质量50至180 GeV下大部分参数空间。
2024-11-18 hep-ph
Looking for monopolium excited states with electromagnetic detectors
本文研究了利用线圈和微透镜探测具有磁矩的不带电粒子。该探测器利用法拉第-楞次定律产生电流，测量电流的能量。我们的发展可以应用于任何具有磁矩的粒子。中子是理想的，以显示我们的探测器计划的粒子具有长寿命，结果是令人鼓舞的。然而，我们的兴趣在于探测衰变速度比中子快得多的单极子状态。加速器的情况下，一个相对较低的质量$\sim 1000$ GeV需要推广的计划有限的寿命。我们使用两种描述，我们称之为狄拉克和Schwinger，（也$β$耦合），计划，在我们的研究。线圈中受激电介质的理论行为告诉我们它们的许多性质。然而，它们的小生产截面，给定可实现的LHC光度，使得使用线圈检测困难。因此，我们将讨论推广到宇宙学重单极子。我们的方案对于那些和补充探测器，如MoEDAL和MAPP在区分长寿命的粒子。
2021-10-06 hep-ex hep-ph
Detection prospects of long-lived quirk pairs at the LHC far detectors
本文研究了LHC远探测器对五种简化quirk情景的探测能力，通过包含次领头阶QCD修正模拟quirk事件并计算能量损失与湮灭时间尺度，发现FACET和FASER2等远探测器能有效补充甚至超越主探测器搜索。
2024-04-29 hep-ph
Belle II sensitivity to long-lived dark photons
在这封信中，我们指出Belle II实验对可见衰变的长寿命暗光子具有独特的敏感性。集中在一个单一的高能量光子与一对移位的带电粒子的签名，我们发现，美女II将能够探测参数空间的大区域，不能覆盖任何其他运行或拟议的实验设施。虽然在最终状态下带有带电μ子或π子的签名预计在应用所有选择之后是无背景的，但最终状态电子的情况更加复杂，需要深入研究。我们讨论了进一步抑制背景的可能方法和相应的实验前景。
2022-02-07 hep-ex hep-ph
Potential for probing three-body decays of Long-Lived Particles with MATHUSLA
标准模型的几个扩展预测了长寿命中性粒子（LLNP）的存在，其质量在多GeV范围内，衰变长度为O（100 m）或更长。这些粒子可以在LHC中大量产生，但衰变产物不能用ATLAS或CMS探测器探测到。MATHUSLA是一种安装在ATLAS或CMS附近的大体积表面探测器，旨在探测LLNP的场景，这为解开两体衰变到可见粒子的物理基础提供了良好的前景。在这项工作中，我们专注于LLNP衰变成三个粒子，其中一个是不可见的，这与低尺度超对称性破缺，弱相互作用的暗物质或无菌中微子等场景有关。我们分析了MathusLA前景来区分两体和三体LLNP衰变，以及重建基础模型参数的前景。
2018-12-12 hep-ph
Prospects for measuring the mass of heavy, long-lived neutral particles that decay to photons
我们描述了一种新的方法来测量质量的重，长寿命的中性粒子衰变到光子使用对撞机实验。我们专注于轻中性伴子和引力伴子模型在规范介导的超对称性破缺的情况下，中性伴子有一个长寿命（O（ns）），因为它是不排除由目前的实验。为了说明我们的方法，并给出灵敏度估计，我们使用最近的CDF的结果和生产机制，其中sparticles是通过$ϕ_{i} \rightarrow \widetildeχ^{1}_{0} \widetildeχ^{1}_{0} \rightarrow (γ\widetilde{G})(γ\widetilde{G})$，其中$ϕ_{i}$表示中性标量玻色子，$\widetildeχ^{1}_{0}$是最轻的中性伴子和$\widetilde{G}$是引力子，作为一个完整的背景形状和速率。事件可以在独占光子加上丢失$E_{T}$最终状态下观察到，其中一个光子到达探测器时具有延迟的到达时间。令人惊讶的是，使用完整CDF数据集对延迟时间分布的斜率的简单测量对除了$\widetildeχ^{1}_{0}$质量之外的所有质量都很不敏感，并且允许将其质量确定为其自身的约25%的可能性。
2013-09-12 hep-ph
Long-lived staus from strong production in a simplified model approach
我们研究了超对称场景的现象学，其中次轻的超粒子是由于一个非常弱耦合的最轻的超粒子，如引力子，较轻的状态和长寿命。我们调查的LHC的灵敏度和它的依赖于超粒子的光谱，强调强生产和衰变。我们不假设任何高尺度模型的超对称性打破，但工作沿简化模型的路线。设计削减，在整个参数空间中产生一个大的检测效率，我们确定大型强子对撞机的发现和排除的潜力。这使我们能够推导出m_stau，m_gluino，常见的m_squark和m_stop1的鲁棒极限。我们简要地讨论了观测停止星的前景。
2012-12-22 hep-ex hep-ph
Electroweak phase transition triggered by a long-lived scalar and LHC searches
Yantai University（烟台大学）
本研究在单态标量扩展标准模型中，通过长寿命标量S实现强一级电弱相变，并利用LHC主探测器及远探测器（如ANUBIS、MATHUSLA）联合搜索，覆盖了$10^{-10}\leq\sin\theta\leq10^{-5}$、$m_S$高达250 GeV的参数空间。
2026-10-27 hep-ph
Long-lived bi$\boldsymbolν$o at the LHC
我们研究了长寿命双$ν$ o，伪狄拉克双星，负责中微子质量，在大型强子对撞机和专用的长寿命粒子探测器的检测前景。双$ν$ o出现在$U(1)_R$对称超对称模型中，其中中微子质量是通过反跷跷板机制中的高维算子产生的。在大型强子对撞机中，双$ν$ o通过夸克衰变产生，随后通过与标准模型中微子的混合衰变为夸克、带电轻子和丢失的能量。我们考虑长寿命双$ν$ os的逃脱ATLAS或CMS探测器作为丢失的能量和衰变到带电轻子内拟议的长寿命粒子探测器FASER，CODEX-b，和MATHUSLA。我们发现目前允许的区域中的squark-bi $ν$ o质量参数空间重铸最近的大型强子对撞机搜索喷气机+MET。我们还确定了MATHUSLA，CODEX-b和FASER的范围。我们发现，一个大区域的参数空间，涉及夸克质量，双$ν$ o质量和信使规模可以探测与MATHUSLA，范围从双$ν$ o质量为10 GeV-2 TeV和信使规模$10^{2-11}$ TeV的范围内的夸克质量。
2021-03-01 hep-ex hep-ph
Long-Lived Neutralino NLSPs
我们研究了重的，长寿命的，中性粒子衰变为带电粒子加上丢失的能量的对撞机签名。具体来说，我们专注于中性伴子NLSP衰变到Z和引力伴子的情况下，一般规范调解。我们表明，使用内部探测器和μ介子谱仪的搜索组合产生了广泛的潜在早期LHC发现的NLSP寿命范围从10^（-1）-10^5 mm。我们进一步表明，从Z（1 + 1-）事件可以用于详细的运动学重建，导致中性伴子质量和寿命的准确测定。特别是，我们研究的前景，详细的事件研究在ATLAS使用ECAL（利用其定时和指向能力）连同TRT，或单独使用μ子光谱仪。最后，我们还证明了在参数空间中存在一个区域，在该区域中，Tevatron可能在延迟Z（1 + 1-）+MET通道中发现新的物理。虽然我们的讨论集中在规范调解，许多结果适用于任何情况下，一个长寿命的中性粒子衰变为带电粒子。
2010-06-23 hep-ex hep-ph
Searching for long-lived particles from stopped pions and muons at the CiADS-BDE
本研究探索CiADS-BDE束流dump实验对源自静止π介子和μ子衰变的长寿命粒子（如重中性轻子、类轴子粒子和轻双规范玻色子）的搜索能力，发现其可探测超越现有界限的广阔参数区域。
2025-01-26 hep-ex hep-ph
Prospects for non-standard SUSY searches at LHC
ATLAS和CMS合作的新研究提出了对特定超对称性场景的非标准签名搜索的敏感性。这些签名包括非指向光子，以及对提示光子，如预期在GMSB超对称模型，以及重稳定的带电粒子产生分裂超对称模型，长寿的状态从GMSB超对称和长寿停止在其他超对称场景。详细的探测器模拟用于研究，包括所有相关的标准模型背景和探测器效应，可以模仿这些特殊的签名。它表明，已经小于100 pb的$^{-1}$的ATLAS和CMS的灵敏度将探测到一个有趣的，迄今为止，这些模型的数据未探索的参数范围。
2008-10-17 hep-ph
Testing frozen-in pNGB dark matter with a long-lived dark Higgs
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；Millennium Institute for Subatomic Physics at the High-Energy Frontier (SAPHIR)（高能前沿亚原子物理千年研究所（SAPHIR））
该研究通过冻结机制探讨暗物质候选者，分析其在LHC和未来对撞机上的探测前景，强调再加热动态对暗物质生产的影响。
2025-12-03 hep-ex hep-ph
Long Lived Fourth Generation and the Higgs
手征第四代是标准模型的一个简单而有意义的扩展，对希格斯现象学有重要的影响。在这里，我们考虑的情况下，第四代中微子的寿命很长，既有狄拉克和马约拉纳质量项。这样的中微子可以轻至40 GeV，并且可以是希格斯玻色子的主要衰变模式，因为希格斯质量低于W玻色子阈值。我们研究了Majorana质量项对Higgs分支分数的影响，并重新评估了Tevatron对Higgs质量的约束。我们讨论了LHC探测半不可见的希格斯衰变为第四代中微子对的前景。假设最轻的第四代中微子是稳定的，它的热残余密度可以达到宇宙中观测到的暗物质密度的20%。这与自旋相关的中微子-中子截面上的电流约束一致，但可以通过下一代暗物质直接探测实验来探测。
2011-05-31 hep-ex hep-ph
Long-Lived Sleptons at the LHC and a 100 TeV Proton Collider
我们研究了长寿命带电粒子（LLCP）搜索在当前和未来的LHC运行和在100 TeV PP对撞机的前景，使用Drell-Yan slepton对生产为例。由于动量测量对于高能粒子变得更具挑战性，我们仔细对待预期的动量分辨率。同时，100 TeV碰撞的一个新特征是探测器中高能μ子的显著能量损失。我们用它来帮助区分μ子和LLCP。我们发现，14 TeV的LHC与3 ab $^{-1}$的积分亮度可以探测LLCP slepton质量高达1.2 TeV，和100 TeV的PP对撞机与3 ab $^{-1}$可以探测LLCP slepton质量高达4 TeV，使用飞行时间测量。这些搜索将对暗物质产生惊人的影响，LHC最终测试了slepton-neutralino共同湮灭WIMP暗物质的可能性，并且LHC和未来的强子对撞机具有在超级WIMP暗物质模型中发现LLCP的强大潜力。
2016-02-14 hep-ex hep-ph
Prospects for the detection of Dark Matter with Long-lived Mediators in the Sun using the Southern Wide-field Gamma-ray Observatory
本研究基于隐匿模型的隐藏扇区假说，评估下一代南方广视场伽马射线天文台（SWGO）探测太阳暗物质湮灭产生的长寿命媒介子衰变伽马信号的能力，发现其对5 TeV以下暗物质的自旋相关截面探测灵敏度比现有设备高一个数量级以上。
2025-01-17 astro-ph.HE hep-ph
Light, Long-Lived $B-L$ Gauge and Higgs Bosons at the DUNE Near Detector
低能$U(1)_{B-L}$规范对称性是超越标准模型物理学中与中微子质量产生相关的一部分。我们表明，轻$B-L$规范玻色子$Z{'}$和相关的$U(1)_{B-L}$ -打破标量$φ$都可以有效地搜索在高强度的设施，如近探测器复杂的深地下中微子实验（DUNE）。没有标量$φ$，$Z{'}$可以在DUNE探测到高达1 GeV的质量，相应的规范耦合$g_{BL}$低至$10^{-9}$。在标量$φ$与$Z{'}$规范耦合的情况下，由于衰变$φ\to Z{'}Z{'}$的额外产生，DUNE发现规范玻色子$Z{'}$的能力可以显著提高，甚至在$g_{BL}$中提高一个数量级。DUNE的灵敏度在很大程度上是对其他长寿命的$Z{'}$搜索的补充，这些搜索是在FASER和SHiP等束流收集设施以及天体物理和宇宙学探测器上进行的。另一方面，与没有规范相互作用的情况相比，在存在$Z{'}$的情况下，在DUNE探测$φ$本身的前景在某种程度上被削弱。
2021-07-27 hep-ex hep-ph
Boosting long lived particles searches at $μ$TRISTAN
Università di Pisa（比萨大学）；INFN Section of Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
μTRISTAN实验通过高能μ⁺e⁻对撞模式提升长寿命粒子探测能力，特别针对希格斯玻色子衰变产生的LLPs，设定更严格的限制。
2026-02-23 hep-ex hep-ph
Long-lived sterile neutrinos from axionlike particles at the Super Tau-Charm Facility
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究超 Tau-charm 实验中通过轴子类粒子衰变产生长寿命重中性轻子对的探测前景，探讨其对中微子混合参数的灵敏度提升。
2026-07-31 hep-ex hep-ph
Probing a long-lived pseudoscalar in type-I 2HDM with displaced vertices and jets at the LHC
Yantai University（烟台大学）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）
研究在LHC上通过位移顶点和喷注探测类型I二双态模型中长寿命赝标量A的发现前景，分析其在不同参数空间中的排除情况。
2026-03-29 hep-ex hep-ph
Probing Long-Lived Particle Production in Muon Decays at the SNS with a Highly Capable Hydrocarbon Detector
Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Le Moyne College（莱莫恩学院）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；United States Naval Academy（美国海军学院）；Drexel University（德雷塞尔大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文研究在散裂中子源（SNS）使用吨级碳氢化合物闪烁体探测器探测μ子衰变产生的亚GeV暗物质粒子，通过模拟表明对轴子类似粒子和重中性轻子的灵敏度可比现有极限提高一个数量级。
2026-06-18 hep-ex hep-ph
Electromagnetic signatures from pulsar remnants of binary neutron star mergers: prospects for unique identification using multi-wavelength signatures
本研究探讨双中子星并合形成的长寿命磁星遗迹的多波段电磁辐射，通过建模脉冲星风云系统，发现其在并合后1 - 10天可观测，多数波段视界距离≥1 Gpc，为多信使观测约束遗迹参数及关联引力波信号提供支撑。
2025-08-20 astro-ph.HE hep-ph
Search for charged long-lived particles at the Future Circular Collider (FCC-ee)
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Universität Hamburg（汉堡大学）
研究GMSB模型中长寿命stau粒子在FCC-ee上的产生，通过扭结径迹和离位顶点特征分析其发现潜力。
2026-10-16 hep-ex hep-ph
Thermal Dark Photon Dark Matter, Coscattering, and Long-lived ALPs
本文在暗轴子门户模型下研究暗光子暗物质的热退耦，系统比较共散射、媒介子退耦与共湮灭三种机制，并探讨长寿命 ALP 在对撞机探测中的前景。
2025-02-17 hep-ph
Lepton flavour violation in future linear colliders in the long-lived stau NLSP scenario
我们分析了在未来的e-e-和e+e-线性对撞机中观测轻子味破坏的前景，其中引力子是最轻的超对称粒子，而stau是次轻的超对称粒子。这些信号由多轻子终态组成，具有两个由长寿命态产生的重电离带电径迹。标准模型背景非常小，通过使用合适的运动学切割，可以很好地控制超对称背景。我们讨论特别是潜在的预计国际直线对撞机发现轻子味违反这类情况下，我们比较估计的灵敏度与来自罕见衰变的非观测的约束。
2007-05-07 hep-ph
Measuring lifetimes of long-lived charged massive particles stopped in LHC detectors
长寿命带电大质量粒子（CHAMP）出现在标准模型之外的各种粒子物理模型中。在这封信中，我们讨论了在LHC探测器上研究这种长寿命CHAMP的停止和衰变事件的前景，并表明通过使用无$pp$碰撞的周期，在寿命O（0.1）-O（10^{10}）sec的宽范围内，使用LHC探测器测量寿命（和研究衰变产物）是可能的。即使是一秒量级的短寿命也可以通过以下方式测量：（i）用在线事件过滤器识别停止事件，（ii）立即产生停止LHC的$pp$碰撞的束流收集信号，同时（iii）改变触发菜单以优化它以检测量热计中的CHAMP衰变。还讨论了其他可能性。
2009-09-28 hep-ph
Direct detection prospects of dark vectors with xenon-based dark matter experiments
暗物质实验主要是在屏蔽良好的地下探测器的目标核上寻找WIMP的散射。液体闪烁体实验的结果还提供了可以被电子吸收的非常轻和非常弱耦合的粒子的精确探针。在这些程序中，我们总结了以前获得的约束长寿命的暗物质矢量粒子$V$（暗光子）在$0.01-100$千电子伏的质量范围。此外，我们提供了第一个预计的灵敏度达到即将到来的XENON1T暗物质搜索检测暗光子。
2015-10-16 hep-ph
Long-Lived HNLs via ALP Portal at the LHC
Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universitat de València)（粒子物理研究所（CSIC-瓦伦西亚大学)）；Department of Physics, University of Cyprus（塞浦路斯大学物理系）
本文研究了通过ALP通道在高亮度LHC上探测长寿命HNL的前景，考虑了未来远距离探测器和ATLAS的模拟。在ALP质量超过TeV时，HNL通过维度8算子与胶子耦合产生，同时计算了通过N_R SMEFT算子产生HNL的未来LHC灵敏度。
2026-04-20 hep-ph
Prospects for probing light photophobic axion-like particles via displaced vertex signals at the CEPC
Liaoning Normal University（辽宁师范大学）
本文研究了通过CEPC的偏移顶点信号探测轻质长寿命轴子的可能性，通过比较不同生产过程，重点分析了光ophobic轴子的主导过程，并展示了CEPC在探测轻质长寿命轴子方面的潜力。
2026-07-31 hep-ph
LHC prospects for minimal decaying Dark Matter
我们研究了LHC中衰变暗物质的极小模型的可能信号。这些模型的特点是DM与SM粒子通过重正化耦合与一个额外的重荷电态相互作用。这种相互作用允许在早期宇宙中通过带电重态的衰变产生大量的DM，无论是在平衡状态还是在平衡状态。此外，带电粒子的额外耦合为DM打开了衰变通道，尽管如此，DM仍然可以足够长的寿命成为一个很好的DM候选者，并且在未来的间接探测观测范围内。我们比较了宇宙学上有利的参数区域的LHC发现达到和讨论的可能性，同时检测DM衰变的间接检测。
2014-08-05 hep-ph
Looking forward to photon-coupled long-lived particles IV: neutralino-ALPino/gravitino
本文研究亚GeV长寿命中性微子衰变为光子和ALPino或引力微子的超对称场景，纳入三体轻子衰变及电子散射等特征，并展示FASER2和SHIP可显著超越现有耦合常数限制。
2023-06-01 hep-ph
Long-lived sterile neutrinos from an axionlike particle at Belle II
本研究探讨了Belle II实验通过类轴子粒子衰变产生的长寿命无菌中微子，提出单/双位移顶点搜索策略，显著提升了对活性-无菌中微子混合参数的探测灵敏度，并具备重建粒子质量的能力。
2025-01-28 hep-ex hep-ph
Searches for Long Lived Neutral Particles
TeV尺度物理的一个有趣的可能性是存在中性长寿命粒子（LOLIPs），随后衰变为SM态。在许多情况下，这样的粒子与对撞机上的丢失横向能量（MET）是无法区分的。我们提出了使用中微子望远镜寻找这些粒子的新方法。我们研究它们的探测前景，假设生产无论是在大型强子对撞机或通过暗物质（DM）在太阳和地球的湮灭。我们发现，在LHC产生的LOLIPs的灵敏度是有限的亮度和检测能量阈值。另一方面，在DM湮灭成LOLIPs的情况下，中微子望远镜的灵敏度是有希望的，可能超出即将到来的直接探测实验的范围。在弱耦合到SM的低尺度隐藏扇区的上下文中，这种间接搜索允许探测小到10^-15的耦合。
2009-10-22 astro-ph.HE hep-ph
Thermal relic abundances of long-lived staus
在超对称模型中，最轻的标准模型超伙伴是长寿命的Stau，在原始核合成过程中Stau丰度受到严格限制。考虑到完整的最小超对称标准模型（MSSM）中的STAU湮灭通道的真实参数的情况下，sparticle coannihilations是可以忽略不计的，我们计算的解耦较轻的STAU从原始等离子体和识别的过程是能够耗尽产生的STAU丰度显着。我们发现特别有效的STAU湮灭在重CP-甚至希格斯玻色子的共振，并为一个较轻的STAU与一个相当大的左右混合，由于增强STAU-希格斯耦合。即使在受约束的MSSM，我们遇到这两种影响，导致异常小的值所产生的Stau丰度。对撞机现象学的前景进行了讨论，我们的研究结果可能产生的影响，强调引力子暗物质的情况。
2008-10-22 astro-ph hep-ph
Probing Dark Matter freeze-in with long-lived particle signatures: MATHUSLA, HL-LHC and FCC-hh
对长寿命粒子的对撞机搜索产生了一个有希望的途径来探测通过母粒子的衰变冻结产生的暗物质。本文以标准模型希格斯粒子冻结暗物质为例，分析了在大型强子对撞机及更远的地方，从中性母粒子的衰变中探测冻结暗物质的参数空间的前景。我们得到的投影灵敏度的建议MATHUSLA表面探测器（MATHUSLA 100和MATHUSLA 200配置）的长寿命粒子搜索冻结在暗物质参数空间，并研究其互补性的搜索由ATLAS和CMS在HL-LHC，以及与宇宙学的约束的相互作用：大爆炸核合成和莱曼- $α$森林观测。然后，我们分析的灵敏度，将来自未来的100 TeV的$pp$对撞机内的前向探测器的改进。此外，我们还讨论了几个技术方面的目前的暗物质冻结的情况下：电弱相变的作用;列入热质量，这是以前被忽视的冻结从衰变研究; $2\to 2$散射过程的影响上的暗物质遗迹丰度;和冻结和超级WIMP暗物质生产机制之间的相互作用。
2019-08-29 hep-ph
Chasing Long-Lived Doubly Charged Scalars at Future Lepton Colliders
SGTB Khalsa College, Delhi（德里 SGTB 卡尔萨学院）；University of Delhi, Delhi（德里大学）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo, Kashiwa, Chiba（东京大学 Kashiwa 校区 卡弗里宇宙起源与粒子物理联合研究所（WPI））
在未来的轻子对撞机上，通过位移顶点和轻子对不变质量分布探测长寿命双电荷标量
2026-08-25 hep-ph
Searching for long-lived particles beyond the Standard Model at the Large Hadron Collider
超过标准模型（SM）的粒子通常具有比弱尺度下的SM粒子长的寿命。当在CERN的大型强子对撞机（LHC）等实验中产生时，这些长寿命粒子（LLP）可以在远离初级质子-质子碰撞的相互作用顶点的地方衰变。这种LLP特征与LHC中大多数新物理搜索的目标是快速衰变粒子的特征不同，通常需要定制技术来识别，例如，显着移位的衰变顶点，具有非典型属性的轨道和短轨道段。考虑到它们的非标准性质，全面概述LHC的LLP签名有助于确保发现新物理的可能途径不会被忽视。在这里，我们报告了理论家和实验学家社区与ATLAS，CMS和LHCb实验的联合工作-以及那些致力于专门实验的人，如MoEDAL，milliQan，MATHUSLA，CODEX-b和FASER -调查LLP搜索的当前状态在LHC，并为LLP搜索的发展制定未来的路径，无论是在即将到来的运行3和高亮度LHC。这项工作是围绕LHC实验当前和未来的潜在能力来组织的，以普遍发现新的LLP，并采取基于签名的方法来调查产生LLP的模型类别，而不是强调任何特定的理论动机。我们开发了一套简化的模型;评估当前搜索的覆盖范围;记录已知的，往往是意想不到的背景;探索拟议的探测器升级的能力;为搜索结果的呈现提供建议;并展望最新的前沿，即高多重性“暗阵雨”，突出扩大LHC对这些信号的影响范围的机会。
2019-03-11 hep-ex hep-ph
Prospect of the Electroweak Scale Right-handed neutrino model in the Lifetime Frontier
在LHC的后希格斯时代的BSM搜索的零结果的激励下，我们目前的方法是寻找新的物理从理论驱动的搜索策略转向签名驱动的。一个可能的方向可能来自于通过新形成的寿命前沿研究各种理论场景中存在的长寿命粒子（LLP）。在这次演讲中，我讨论了一个非无菌右手中微子模型组成的EW尺度马约拉纳质量，有信号与大位移顶点出现在费米子和标量部门。该模型中的特征特征，位移顶点，即源自与质子相互作用点分离的位置的几个带电轨道必须大于mm，并且可以长达厘米量级。这些事件起源于镜像费米子的衰变，由于低关联背景，在LHC环境中产生有希望的签名。我们讨论了实验的影响和可能的搜索策略，在这个框架和LHC的潜力，解开这些潜在的事件。
2020-05-30 hep-ph
Probing displaced top quark signature at the LHC Run 3
本研究针对LHC Run 3新物理搜寻，提出利用位移顶夸克信号探测新型长寿命粒子，设计三种超对称简化模型探究参数空间，给出有前景的基准与实验指导。
2023-03-29 hep-ph
Low scale type II seesaw: Present constraints and prospects for displaced vertex searches
第二类跷跷板机制是一个有吸引力的方式来产生所观察到的轻中微子质量。它假定了一个SU（2）$_\mathrm{L}$ -三重标量场，在电弱对称破缺后产生一个感生真空期望值，通过与轻子SU（2）$_\mathrm{L}$ -二重态的耦合给中微子质量。当三重态场的分量具有电弱尺度附近的质量时，模型具有丰富的唯象性。我们讨论了目前允许的参数空间的最小低尺度II型跷跷板模型，考虑到所有相关的约束，包括带电轻子味违反以及碰撞搜索。我们指出，对称性保护的低尺度II型跷跷板的情况下，近似的“轻子数”的对称性抑制汤川耦合的三重态的轻子二重态，仍然在很大程度上未经测试的当前LHC的结果。在这个参数空间的一部分，三重态分量可以是长寿命的，可能导致一个特征性的位移顶点签名，其中双电荷分量衰变为同号带电轻子。通过在重建的水平上进行详细的分析，我们发现，已经在当前运行的大型强子对撞机的发现将是可能的考虑参数点，通过专门的搜索位移顶点签名。在HL-LHC和FCC-hh/SppC上的发现前景进一步改善。
2018-11-08 hep-ph
Phenomenology of Dark Matter annihilation into a long-lived intermediate state
我们提出了一个方案，暗物质（DM）湮灭到一个中间状态，旅行的距离$λ\equiv v/Γ$的数量级的星系尺度，然后衰变到标准模型（SM）粒子。长的寿命分散的SM粒子的生产区远离银河系中心，因此，放松约束的伽玛射线观测规范湮灭的情况下。我们利用这一设置来解释电子和正电子过剩最近观察到的PAMELA，ATIC和费米。虽然在通常的DM湮灭的解释似乎与伽马射线观测相冲突，我们表明，在提出的方案，PAMELA/ATIC/费米的结果是一致的伽马射线数据。从衰变方案的区别discsussed，我们评论的DM生产在LHC的前景。中间态的典型衰变长度$λ\gtrsim 10$ kpc可以从一个被$Λ\sim 10^{13}$ GeV尺度所抑制的六维算符得到，这个尺度大致是中微子质量的跷跷板尺度。
2009-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
