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
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
Searching for Heavy Neutrinos with the MoEDAL-MAPP Detector at the LHC
我们提出了一个战略,寻找重中微子在大型强子对撞机使用MoEDAL实验的MAPP探测器。我们假设重中微子是第四代轻子偶线的一员,电偶极矩(EDM)引入一个五维算子。在这个模型中,重中微子与重轻子联合产生。根据我们目前的实验和理论认识,这种重中微子的电偶极矩可能高达$10^{-15}$ $e$ cm。利用MoEDAL探测器的灵敏度,我们研究了通过中微子的EDM电离在MAPP中探测到这样一个重中微子的可能性。
2020-01-02 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
Searching for Dark Pions with the MoEDAL-MAPP Detector at the LHC
University of Alberta(阿尔伯塔大学);University of Regina(里贾纳大学);Instituto de Física Corpuscular, CSIC–Universitat de València(瓦伦西亚大学CSIC粒子物理研究所)
该研究在SIMP模型框架下,利用LHC的MoEDAL-MAPP探测器,通过MadGraph和WHIZARD计算截面,给出MAPP-1在高亮度LHC阶段对毫电荷暗π介子的灵敏度预期,拓展了暗区模型探测的参数空间。
2026-08-03 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
When a Muon Is Not a Muon--- Detecting Fast Long-Lived Charged Particles from Cascade Decays Using a Mass Scan
如果在LHC中产生,长寿命带电粒子(LLCP)将在μ子探测器中留下轨道。如果LLCP是快速的,则用于检测这些粒子的基于飞行时间的方法变得不太有效,如果它们在一些重的或非常增强的母粒子的衰变中产生,则通常是这种情况。例如,在超对称模型中,长寿命的slepton在中性伴子衰变中产生的速度通常很快,即使在7 TeV的LHC中,β也超过0.95。我们建议使用μ子-轻子对的(误测)不变质量分布来探测它,其中μ子可能是一个slepton LLCP,这个分布的峰值略低于中性伴子质量。峰值可以通过评估候选“μ子”质量的不同值的分布来进一步增强。我们模拟了两个类似GMSB的模型,表明这个过程可以用来检测长寿命的slepton和测量它们的质量和中性伴子质量。
2011-12-19 hep-ex hep-ph
Detecting long-lived particles trapped in detector material at the LHC
我们建议实施一个两阶段的检测策略,可以在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生的外来长寿命粒子,成为被困在探测器材料,和衰变后。所提出的策略依赖于一系列金属棒,组合起来形成一个高密度的目标。在第一阶段,棒暴露在实验洞穴之一的LHC碰撞辐射中。在第二阶段,它们被单独浸入不同实验大厅的液态氩中,在那里,时间外的衰变可以产生可检测的信号。使用长寿命的胶子对生产的基准情况下,我们表明,这个实验将是敏感的范围很广的群众。这样的实验将对低至3 GeV的胶子-中性伴子质量分裂具有独特的灵敏度,在以前发现的粒子寿命从几天到几年不等。
2022-03-17 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
Producing and detecting long-lived particles at different experiments at the LHC
我们提出了一个新的策略,寻找长寿命粒子(LLP)在LHC。LLP在一个实验中产生,但其衰变产物在另一个实验中被检测器检测到。我们使用限制性的Hidden Valley场景作为基准。通过簇射和强子化,隐藏介子的多样性可以很大,并且它们的衰变产物,本研究中选择的双介子,通常太软而无法通过传统LHC搜索的触发器。我们发现,如果我们在LHCb和ALICE实验中的碰撞点产生LLP,并使用ATLAS的μ子室进行检测,则可以实现最佳的接受度。这种新的搜索具有成本效益,因为它不需要建造新的探测器。同时,它可以提供感兴趣的参数空间的覆盖,这是补充其他提出的LLP搜索。
2022-04-06 hep-ex 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
Searching for supersymmetry and its avatars
{ \it为什么要继续寻找超对称性?}除了来自弦论的美学和理论动机之外,TeV尺度的超对称性还有几个长期存在的唯象动机,例如电弱尺度和最轻的超对称粒子(LSP)作为冷暗物质。大型强子对撞机的第一次运行实际上提供了三个额外的动力,即电弱真空的稳定性以及对希格斯质量和耦合的成功预测。{ \it如何查找?}涌现超对称性有几个例子,最近的是在拓扑绝缘体的表面,某种有效的超对称性可能有助于提高激光阵列的功率。在大型强子对撞机上,人们的注意力正转向以前被忽视的特征,比如长寿命的带电粒子,这可能是MoEDAL实验的一个机会。
2019-10-16 hep-ex hep-ph
Detecting hidden sector dark matter at HL-LHC and HE-LHC via long-lived stau decays
研究了一类超引力模型,其中标准模型规范群的超引力模型被一个隐扇区$U(1)_X$规范群扩展,隐扇区中最轻的超对称粒子是中性伴子.我们研究了这种可能性在一类模型中的stau是最轻的超对称粒子的MSSM部门和次轻的超对称粒子的$U(1)_X$ -扩展的SUGRA模型。在这种情况下,Stau将衰变为隐藏扇区的中性伴子。对于stau和隐藏扇形中性伴子之间的质量差很小并且$U(1)_Y$和$U(1)_X$之间的混合也很小的情况,stau可以衰变为隐藏扇形中性伴子和tau,tau可以被重建为来自带电stau的高$p_T$轨道的位移轨道。对HL-LHC和HE-LHC进行了这种可能性的模拟。发现这样一个从恒星轨道偏移的轨道将表明隐藏的扇形暗物质的存在。
2019-03-13 hep-ex 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
Detection of Long-Lived Particles in Run II with D0
我们讨论了在费米实验室Tevatron加速器运行II中使用升级的D 0探测器,使用光子指向、dE/dx和飞行时间技术检测中性和带电长寿命粒子的可能性。这样的粒子出现在许多SM扩展中,例如,规介导的超对称性。这项工作已经在费米实验室运行II超对称/希格斯研讨会的BTMSSM工作组的背景下完成。
1999-04-19 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
Detecting light long-lived particle produced by cosmic ray
研究了探测高能宇宙线与大气碰撞产生的轻长寿命粒子(LLP)的可能性。LLP可能会穿透大气层并在中微子望远镜附近/中衰变为一对μ子。这种μ子可以作为中微子望远镜的探测信号。这项研究的动机是最近的宇宙电子/正电子观测表明,存在$O(TeV)$暗物质和新的轻$O(GeV)$粒子。这表明暗扇区可能是复杂的,可能存在多个亮粒子,例如暗规范玻色子$A'$和暗希格斯玻色子$h'$。在这项工作中,我们讨论的情况下,$A'$重比$h'$和$h'$被视为LLP。通过数值计算,我们发现,如果LLP的衰变长度与大气层深度相当,那么在合适的参数下,大体积中微子望远镜IceCube有能力观测到几十个双μ子事件。这里的挑战是如何抑制由宇宙射线和大气中微子引起的μ子背景。
2010-02-28 astro-ph.HE hep-ph
Probing light sterile neutrinos in left-right symmetric models with displaced vertices and neutrinoless double beta decay
在左右对称模型有效场论框架下,研究轻质量长寿命右手中微子通过介子衰变产生及位移顶点探测。蒙特卡洛模拟表明,DUNE和SHiP等实验对右手规范玻色子质量的探测灵敏度可达25 TeV,该直接搜索方法与无中微子双贝塔衰变等间接搜索相比极具竞争力。
2025-04-02 hep-ex hep-ph
Long-lived Light Mediators in a Higgs Portal Model at the FCC-ee
Indian Institute of Science(印度科学学院);Universität Bonn(波恩大学);University of Tokyo(东京大学)
本文探讨了在FCC-ee中使用IDEA探测器探测由B介子和Higgs衰变产生的长寿命粒子的潜力,并提出了不同配置的专用探测器以提高灵敏度。
2026-03-05 hep-ex hep-ph
Testing the seesaw mechanisms via displaced right-handed neutrinos from a light scalar at the HL-LHC
在$U(1)_{B-L}$模型中研究了轻$B-L$标量衰变产生右手中微子对的过程。$B-L$标量混合到SM希格斯粒子中,并且物理标量需要比观测到的希格斯粒子轻。根据I型跷跷板机制,预测产生的右手中微子是长寿命的,并在CMS/ATLAS/LHCb上产生可能不同的特征,如位移顶点和时间延迟轻子,以及在CODEX-b,FACET,FASER,MoEDAL-MAPP和MATHUSLA等远探测器上的特征。我们分析了在HL-LHC的右手中微子的灵敏度达到2.5 $\sim$ 30 GeV,表明积极的无菌混合到μ子可以探测到$V_{μN} \sim 10^{-5}$在CMS/ATLAS/LHCb使用位移顶点搜索,和一个量级低在MATHUSLA/CMS使用时间延迟轻子搜索,达到I型跷跷板机制感兴趣的参数空间。
2022-07-12 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
Signatures of sneutrino dark matter in an extension of the CMSSM
目前的数据(LHC直接搜索,希格斯质量,暗物质相关的边界)严重影响了约束最小超对称标准模型(CMSSM)与中性伴子作为暗物质的候选人。但是中微子质量来自振荡的证据需要扩展SM,至少要用具有狄拉克质量项的右手中微子。反过来,这意味着用右手超中微子扩展CMSSM,我们称之为$\tildeν$ CMSSM。这些额外的状态构成了超级WIMP类型的备选暗物质候选者,通过长寿命的次轻超对称粒子(NLSP)的衰变产生。在这里,我们考虑有趣的和可能的情况下,NLSP是一个$\tildeτ$:尽管相对于CMSSM适度的扩展,这种情况下有重,稳定的带电粒子的独特签名。在考虑到中微子质量边界和特定的宇宙学边界从大爆炸核合成中选择可行的参数空间所发挥的作用后,我们讨论了这个模型在未来运行的LHC极好的发现前景。我们表明,它是可能的探测$\tildeτ$质量高达600 GeV的14 TeV的大型强子对撞机与$\mathcal{L} = 1100$ FB $^{-1}$当一个考虑对生产的状态与两个或两个以上的硬喷流通过所有超对称过程。我们还显示了互补的发现前景,从直接的$\tildeτ$对生产,以及在新的实验MoEDAL。
2016-07-01 astro-ph.HE hep-ex 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
Detecting Hidden Particles with MATHUSLA
一个包含长寿命轻粒子的隐藏扇区为寻找新物理提供了一个很好的动力。最近提出的MATHUSLA实验有可能是非常敏感的轻粒子起源于罕见的介子衰变在很长的寿命区域。在这项工作中,我们说明了这种强度与混合的标准模型,如希格斯玻色子,模型MATHUSLA可以进一步探测未知的参数空间从外来希格斯衰变的光标量的具体例子。应考虑设计增强,以最大限度地提高MATHUSLA发现非常轻的隐藏扇区粒子的能力。
2017-09-08 hep-ph
Detecting Gluino-Containing Hadrons
当超对称破缺只产生2维算符时,胶子和光子的质量都在1GeV以下,胶子-胶子束缚态的质量为1.3- 2.2GeV,寿命> 10 - 5 - 10 - 10 s.这个质量和寿命的范围在很大程度上是不受约束的,因为丢失能量和束流收集技术是无效的。只需做一些小的修改,即将到来的K^0衰变实验就可以研究大部分有趣的范围。最轻的含胶子的重子(uds-gluino)是长寿命的或稳定的,并讨论了寻找它和ud-gluino的实验。
1996-03-11 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
Complementarity between Cosmic String Gravitational Waves and long-lived particle searches in a laboratory
本文针对亚稳态长寿命粒子催化的早期物质主导时期,通过U(1)扩展暗区示例证明宇宙弦引力波探测与实验室长寿命粒子搜索的互补性,确定了对应实验的互补参数空间。
2025-11-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Searching for Hidden Sector Particles at Neutrino Telescopes
本文研究了IceCube中微子望远镜通过“双爆”信号直接探测由中微子门户和超荷门户产生的轻、长寿命隐藏扇区粒子的能力,并表明其可显著提升对约1至20 GeV质量范围隐藏扇区模型的灵敏度。
2025-06-05 hep-ex hep-ph
Detecting multimuon jets from the Higgs exotic decays in the Higgs portal framework
μ子喷流($μ$ -jet)是一种非常特殊的特征,它由质量约为$\mathcal{O}$(1 GeV)的快速移动轻粒子衰变产生的准直μ子簇组成。我们将利用这一特性从希格斯玻色子的罕见衰变中寻找非常轻的粒子。对于这种小角距的μ子,这可能来自一个长寿命的粒子,ATLAS和CMS都可以有位移顶点重建能力。我们使用两个简单的模型的希格斯门型探索事件拓扑的可能性,两个$2μ$ -喷气机,一个$2μ$ -喷气机$\&$一个$4μ$ -喷气机,和两个$4μ$ -喷气机在LHC-14的最终状态。我们还总结了这些模型的现有限制。
2017-02-01 hep-ph
Exploring the Hidden Valley at MATHUSLA
本文针对传统大型强子对撞机搜索难以通过能量触发探测低能长寿命隐谷粒子的问题,利用PYTHIA模拟隐谷簇射强子化,评估MATHUSLA实验探测隐谷模型的潜力,发现其可探索此前未覆盖的参数空间。
2024-08-14 hep-ph
Probing new physics with long-lived charged particles produced by atmospheric and astrophysical neutrinos
根据粒子物理学标准模型的一些扩展,暗物质可能是一种超弱相互作用的最轻稳定粒子,而次轻粒子(NLP)是带电的亚稳定粒子。人们可以用中微子望远镜来测试这种可能性,通过检测高能中微子与地球物质碰撞产生的带电NLP。我们研究了大气中微子和天体物理中微子产生带电NLP的过程;只有后者,这在很大程度上是不确定的,尚未被发现,是以前研究的重点。我们计算了带电NLP的通量,比较了不同来源的通量,并分析了对底层粒子物理设置的依赖性。我们指出,即使天体物理中微子通量非常小,大气中微子,特别是那些从粲介子的迅速衰变,可能会提供一个可检测的通量的NLP对中微子望远镜,如冰立方。我们还评论的质子-核子碰撞预计收费NLP的通量,并表明,理论上的动机和现象学上可行的模型,它通常是次主导和低于检测率。
2008-03-26 astro-ph hep-ph
R-parity Violation and Light Neutralinos at CODEX-b, FASER, and MATHUSLA
R宇称破坏超对称性中的$LQ\bar D$算符可以导致介子衰变为轻的中性伴子,中性伴子衰变为轻的介子,并且寿命很长。由于高亮度LHC预计将积累多达3/ab的数据,因此建议在LHC上建造的几个探测器可能会探测参数空间中未探测的区域,以寻找长寿命的中性伴子。我们估计最近提出的探测器,CODEX-b,FASER,和MATHUSLA,用于检测这样的轻中性子单独产生的$D$ -和$B$ -介子衰变的基准场景列表中的灵敏度,并讨论在这种情况下,所提出的探测器的优点和缺点。我们还提出了我们的结果在一个模型独立的方式,它可以适用于任何长寿命粒子的质量在GeV制度。
2019-03-14 hep-ph
Evading Dark Matter Bounds through NLSP-Assisted Freeze-Out with Long-Lived Signatures
本研究提出NLSP辅助的转化驱动暗物质冻结机制,在$U(1)_{B-L}$模型中重现暗物质遗迹丰度,规避现有探测限制,分析长寿命NLSP的未来探测前景及BBN约束。
2025-06-12 hep-ph
Emerging Photon Jets in the Hadronic Calorimeter: A Novel Signature of Neutral Long-Lived Particles at the LHC
提出中性长寿命粒子在强子量能器中衰变产生“涌现光子喷注”的新型对撞机特征,以I型双希格斯模型为例,证明该策略在HL-LHC具有发现级灵敏度,为LLP搜索开辟新途径。
2025-04-28 hep-ph
Experimental Considerations Motivated by the Diphoton Excess at the LHC
我们认为,直接或短期的实验机会提供了一些方案,可以解释新的双光子过剩在大型强子对撞机。如果过量是由于750 GeV的新粒子$X_s$,则需要额外的新粒子,从而提供进一步的信号。如果与自然性有关,则$X_s$可能在顶伴衰变中产生。然后,通过重新解释13 TeV超对称性搜索,在低MET和/或轻子的多喷流事件中可能发现一个以$t'\to t X_s$和$X_s\to gg$为主的$t'\bar t'$信号。如果$X_s$是一个异常的约束状态,信号事件可能伴随着异常数量的软轨迹或软喷流。其他的共振态包括双轻子、光子+喷流以及双喷流可能位于这个质量或以上,隐藏的胶球也可能被观测到。如果过剩的“光子”实际上是衰变为光子对或电子对的长寿命粒子,那么就有机会在$X_s$或125 GeV希格斯衰变中检测到重叠光子和/或明显的光子转换的不寻常模式。还有一种可能性是,一个硬“光子”反冲到一个狭窄的孤立的HCAL“喷流”上,在喷流的能量被校正为电磁源之后,将在750 GeV处显示出峰值。
2016-02-06 hep-ex hep-ph
Solar neutrino detection in liquid xenon detectors via charged-current scattering to excited states
本文研究了在液态氙时间投影室中利用带电中微子-核散射过程实时探测太阳中微子的前景。本文采用核壳模型,以实验数据为基准,计算了中微子在$^{136}$和$^{131}$上俘获产生的铯核特定激发态的布居截面。壳模型进一步被用来计算低的$1^{+}$激发态的$^{136}$ Cs,其中有稀疏的实验数据的衰变计划。我们探讨了标记的特性去激发$γ$-射线/转换电子使用两种技术的可能性:空间分离的能量存款使用事件拓扑和他们的时间分离使用延迟符合。在每种情况下的效率进行评估的范围内的现实的检测器参数。我们发现,拓扑签名很可能是占主导地位的氡背景,但延迟符合签名从长寿的状态预测$^{136}$ Cs可能使背景无CNO中微子相互作用的检测在下一代实验中具有较小的不确定性比目前的测量。我们还估算了探测$^{7}$ Be中微子发射谱线位移的灵敏度随曝光量的变化,这可能为太阳模型提供一种新的检验方法。
2020-09-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The Relic Abundance of Massive Colored Particles after a Late Hadronic Annihilation Stage
我们讨论了大量的长寿命的有色粒子的质量的顺序为1 TeV的遗迹丰度。我们首先考察大质量有色粒子只有标准颜色的情况。接下来我们考虑M.卢蒂,其中有色粒子在一个比粒子质量小得多的非阿贝尔规范群下变换。在这两种情况下,遗迹丰度减少通过一个“后期”强子湮灭阶段。在第二种情况下,残余夸克与普通夸克结合,形成分数带电体和反常重同位素,残余夸克丰度的界限变得非常严格。然而,夸克之间的力有一个新的限制部分,通过宏观弦表现出来,由此产生的有效的“非常晚”的湮灭将遗迹丰度降低到可接受的水平。讨论了在LHC上产生和探测这种粒子的前景以及所产生粒子的命运。
2007-12-17 astro-ph hep-ph
Detection of Bosenovae with Quantum Sensors on Earth and in Space
本文研究了利用地基和天基量子传感器探测坍缩玻色星bosenova爆炸释放的相对论性标量粒子瞬变特征,证明核钟和天基干涉仪能灵敏探测relaxion超轻暗物质耦合-质量参数空间。
2023-06-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Singlet-Doublet Self-interacting Dark Matter and Radiative Neutrino Mass
自相互作用暗物质(SIDM)与光介质是一个有前途的方案,以减轻小规模的问题,冷暗物质的范例,而在大尺度上与后者一致,建议由天体物理观测。然而,这导致了一个下丰富的SIDM遗迹,由于大湮灭率介质粒子,往往需要一个最简单的热或非热遗迹生成机制的扩展。在这项工作中,我们考虑了单重态-二重态费米子暗物质的情况下,单重态费米子与轻标量介体引起的速度依赖的暗物质通过汤川型吸引势的自相互作用。双态费米子,凭借其与单态的微小混合,可以是长寿命的,并且可以在后期为单态残留物提供非热贡献,填补了单态SIDM热残留物的不足。光标量介体,由于其混合的标准模型希格斯粒子,铺平了道路,用于检测这样的SIDM在地面实验室导致约束模型参数CRESST-III和XENON 1 T实验。通过两个以上的单线态费米子和一个标量二重态来扩大暗扇形粒子,在完整的$\mathcal{Z}_2$对称性下都是奇数,也可以用暗生的方式解释非零中微子质量。
2022-04-23 hep-ph
Before WIMPs: Neutrinos and the origins of particle dark matter
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);University of Cambridge(剑桥大学)
本文追溯粒子暗物质范式至中微子主导宇宙这一前身,探讨其历史影响及对当代暗物质研究的持续指导作用。
2026-09-23 astro-ph.CO hep-ph physics.hist-ph
Light Scalars at FASER
本文建立轻 CP 偶/奇标量产生与衰变的模型无关形式体系,并以 I 型双 Higgs 二重态模型为例,证明 FASER 与 FASER 2 可探测大 tanβ 区域内的长寿命轻标量参数空间。
2022-12-12 hep-ph
Probing some photon portals to new physics at intensity frontier experiments
研究三种亚GeV长寿命粒子在强度前沿实验中的探测前景,发现SHiP实验对位移顶点搜索提供最强约束,FASER2/FPF提供互补覆盖。
2024-08-29 hep-ph
SETI at Planck Energy: When Particle Physicists Become Cosmic Engineers
费米粒子的意义是什么--我们是孤独的还是星际旅行很罕见?广义相对论能与量子力学统一吗?对这些问题的答案的探索可能会交叉。众所周知,能够将粒子激发到普朗克尺度的加速器需要宇宙比例。运行普朗克加速器所需的能量也是巨大的,对于强子对撞机来说,其数量级为100兆太阳c^2,因为普朗克物理学的自然截面是如此之小。如果外星人对基础物理学感兴趣,他们可以求助于宇宙工程学来进行实验。这些对撞机可以通过它们产生的大量“污染”来检测,这激发了YeV SETI计划。我调查什么样的辐射,他们会发出火球的情况下,在地球上检测YeV辐射,特别是YeV中微子的可行性。虽然目前对YeV中微子的限制很弱,但如果Kardashev 3 YeV中微子源是长寿命的,并且各向同性地发射,那么它们之间的平均距离似乎至少为30- 100 Mpc。我考虑了更大的YeV中微子探测器的可行性,包括跨越地球所有海洋的声学探测实验,以及整个柯伊伯带的仪器。对YeV中微子的任何探测都意味着一种非凡的现象在起作用,无论是人工的还是自然的。对于来自任何来源的YeV中微子来说,它们都是自然的,因此YeV中微子SETI计划的价值超出了SETI本身,特别是在限制拓扑缺陷方面。我注意到,宇宙在各种非热辐射中都非常微弱,这表明宇宙工程是极其罕见的。
2015-03-05 astro-ph.HE hep-ph physics.pop-ph