物理学。Rev.D 97，043009（2018）-黑暗序列$Z\ensuremath{'}$portal:对撞机和直接探测实验

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深色序列 $Z轴'$ 门户：对撞机和直接探测实验

乔治·阿卡迪（Giorgio Arcadi）、米格尔·D·坎波斯（Miguel D.Campos）、曼弗雷德·林德纳（Manfred Lindner）、安东尼奥·马西耶罗（Antonio Masiero）和法里纳尔多·S·奎罗斯（Farinaldo S.Queiroz）

物理学。版次D97，043009–2018年2月13日出版

摘要

我们重新审视了马略纳费米子作为暗物质候选者的地位 ${Z轴}^{'}$ 规范玻色子决定了暗物质现象学。直接的暗物质探测信号来自气泡室和液态氙探测器的暗物质核散射，以及冰立方实验测量的来自太阳的中微子通量，冰立方实验由自旋相关的暗物质核散射控制双轻子和单喷气发动机+能量缺失信号起着重要作用。还讨论了遗迹密度和扰动性要求。通过利用暗物质互补性，我们勾勒出参数空间的区域，在该区域中，根据当前和计划的实验灵敏度，可以成功地获得Majorana暗物质粒子。

2017年8月18日收到

内政部：https://doi.org/10.103/PhysRevD.97.043009

美国物理学会根据知识共享署名4.0国际许可证。这部作品的进一步分发必须保持作者和已发表文章的标题、期刊引用和DOI的归属。SCOAP资助^三.

美国物理学会出版

物理学科标题（PhySH）

粒子暗物质

粒子和场

作者和附属机构

乔治·阿卡迪^1,†,米格尔·D·坎波斯^1,*,曼弗雷德·林德纳¹,安东尼奥·马西耶罗^2,3,‡、和法纳尔多·S·奎罗斯^1,4,§

¹德国海德堡Saupfercheckweg 1号，邮编69117，Max-Planck-Institut für Kernphysik
²意大利帕多瓦I-35131帕多瓦大学科学与天文学研究所“G.伽利略”
^三意大利帕多瓦I-35131，塞齐奥内·迪帕多瓦国家渔业研究所
⁴国际物理研究所，北里奥格兰德州联邦大学，巴西北里奥格兰德州纳塔尔新拉戈亚大学校园59078-970

^*miguel.campos@mpi-hd.mpg.de
^†arcadi@mpi-hd.mpg.de
^‡masiero@pd.infn.it
^§queiroz@mpi-hd.mpg.de

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第97卷，第。2018年2月4日至15日

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图像

图1
费曼图与暗物质湮灭有关。第一个包含所有可能通过 ${Z轴}^{'}$ 门户网站，而第二个网站则包含了 ${Z轴}^{'}$ 规范玻色子。
重用权限（&P）
图2
与直接检测相关的费曼图。暗物质散射核子是通过 ${Z轴}^{'}$ t通道交换。
重用权限（&P）
图3
与对撞机探测器相关的费曼图。第一张图表示单喷气发动机对暗物质的搜索，其中 ${Z轴}^{'}$ 随着喷流从初始状态辐射而无形衰减。第二种解释了 ${Z轴}^{'}$ 规范玻色子。后者对暗物质并不特别敏感，但它强烈限制了 ${Z轴}^{'}$ 质量对该特定模型有很大影响。
重用权限（&P）
图4
的摘要图 $克_{χ} = 0.1$ 实心后曲线勾勒出具有正确遗迹密度的参数空间的区域。从左到右，蓝色虚线表示IceCube排除的参数空间；橙色实线表示PICO的电流界限，绿色虚线表示LUX on SD散射中子的电流界限（129.5 kg年暴露），绿色实线表示XENON1T on SD散射的中子的投影界限（ $34 天 \times t吨$ 暴露；再右以浅绿色显示XENON1T对SD散射中子的投影灵敏度 $2 年 \times t吨$ 暴露；黑色虚线内的上部区域划定了非扰动区；红色虚线表示LHC基于单喷气发动机数据排除的参数空间；蓝色实线（虚线）界定了从双轻子数据得出的当前（投影）LHC排除区域。
重用权限（&P）
图5
排除限制 $克_{χ} = 1$ .实背曲线用正确的遗迹密度勾勒出参数空间的区域。从左到右，蓝色虚线表示IceCube排除的参数空间；橙色实线表示PICO的电流界限，绿色虚线表示LUX on SD散射中子的电流界限（129.5 kg年暴露），绿色实线表示XENON1T on SD散射的中子的投影界限（ $34 天 \times t吨$ 暴露；再右以浅绿色显示XENON1T对SD散射中子的投影灵敏度 $2 年 \times t吨$ 暴露；黑色虚线内的上部区域划定了非扰动区；红色虚线曲线显示了LHC基于单射流数据排除的参数空间；蓝色实线（虚线）界定了从双轻子数据得出的当前（投影）LHC排除区域。
重用权限（&P）
图6
排除限制 $克_{χ} = 4 π$ .实背曲线用正确的遗迹密度勾勒出参数空间的区域。从左到右，蓝色虚线表示IceCube排除的参数空间；橙色实线表示PICO的电流界限，绿色虚线表示LUX on SD散射中子的电流界限（129.5 kg年暴露），绿色实线表示XENON1T on SD散射的中子的投影界限（ $34 天 \times t吨$ 暴露；再右以浅绿色显示XENON1T对SD散射中子的投影灵敏度 $2 年 \times t吨$ 暴露；黑色虚线内的上部区域划定了非扰动区；红色虚线表示LHC基于单喷气发动机数据排除的参数空间；点灰色（虚线）蓝色垂直线界定了从双轻子数据得出的当前（预测）LHC排除区域。
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物理审查D

涵盖粒子、场、引力和宇宙学

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乔治·阿卡迪（Giorgio Arcadi）、米格尔·D·坎波斯（Miguel D.Campos）、曼弗雷德·林德纳（Manfred Lindner）、安东尼奥·马西耶罗（Antonio Masiero）和法里纳尔多·S·奎罗斯（Farinaldo S.Queiroz）

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