Аннигиляция против VBF: динамическое взаимодействие для новой физики Discovery в Muon Colliders
11 июля 2025 г.Таблица ссылок
Аннотация и 1. Введение
2 мюоны против протонов
2.1 Мюон Аннигиляция
2.2 Векторное бозон слияние
2.3 Аннигиляция против VBF
2.4 Сигнал против фонового
3 мюонных коллайдеров - балотные бозонные коллайдеры
3.1 От эффективного векторного приближения к PDF
3.2 PDFS со сломанной электропроизводительной симметрией
3.3 Влияние бодрящих бревна
3.4 конечные массовые эффекты
4 физика
4.1 Electroweak Symmetry Breaking
4.2 Темная материя
4.3 естественность
5 взаимодополняемость
5.1 EDMS
5.2 аромат
5.3 Гравитационные волны
6 Резюме и будущих направлений
Благодарности
А. Упрощенные модели
A.1 Стандартная модель
A.2 Суперсимметрия
A.3 векторные кварки
А.4 Портал Хиггса
A.5 Скрытые долины
A.6, подобные аксионам частицы
Ссылки
2.3 Аннигиляция против VBF
В конечном счете, существует богатое взаимодействие между уничтожением и производством VBF частиц SM и BSM в высокоэнергетических MUON Colliders. Для стандартных модельных процессов, намного выше порога, относительное масштабирование как функция энергии коллайдера √ s [32] - [32]
где тройное логарифмическое улучшение связано с двойным коллинеарным логарифмом из двух электроупрочных PDF и одного мягкого логарифма. Конкуренция между подавлением муфты и ростом энергии приводит к кроссоверам между стандартными поперечными сечениями моделей для уничтожения и продукции VBF вокруг энергий √s ∼ немного TEV, с соответственно более высокими энергиями кроссовера для окончательных состояний с более высокой мультиппиличностью. Масштабирование является аналогичным для производства частиц BSM с массовым масштабным масштабным масштабом, для которого относительное масштабирование намного выше порога [32]
Несмотря на это, это подчеркивает, что вышеупомянутое масштабирование предполагает, что коллизии MUON происходят намного выше порога производства. Это, вероятно, будет верно для большинства стандартных модельных процессов на высокоэнергетическом Muon Collider, но не обязательно нужно для производства BSM. Хотя основные приближения разрушаются как MX → √s, наивное масштабирование в уравнении. (9) указывает, что производство аннигиляции снова доминирует в этом пределе. Несмотря на общее падение 1/с в поперечных сечениях аннигиляции, даже несколько событий с достаточно отличительными конечными состояниями вблизи порога, может быть достаточным для обнаружения новой физики. Мы предупреждаем, что прогнозы, основанные только на режимах производства VBF, не смогут охватить эти важные случаи.
Взаимодействие между аннигиляцией и производством VBF показано на рис. 3, в котором показано соотношение поперечного сечения аннигиляции σann и VBF поперечного сечения σVBF для двух репрезентативных примеров-вектороподобная пара Su (2) синглетов Weyl-Fermions с гипер-гипер-гипер-гипер-гипер-гипер-гиперузарными ± и вектором, подобными (2, 2), а 2-2-2-2-2-2-2-2-2-й паре (2). √ s и масса частиц относительно порога. В обоих случаях поперечное сечение аннигиляции вычисляется аналитически, в то время как поперечное сечение VBF вычисляется путем конструкции сечения Partonic с соответствующими PDF, полученными в гл. 3. Как для синглета SU (2), так и для дублета, кроссовер происходит после того, как масса фермиона превышает около 10% от √ S/2. В конечном итоге различия в двух случаях скромные; Хотя вклад слияния WW в VBF намного больше для дублета, доминирующий вклад в обоих случаях в конечном итоге связан с слиянием γγ. Для достаточно отличительных окончательных состояний это, вероятно, будет способствовать производству через аннигиляцию в качестве режима обнаружения. Конечно, детали зависят от относительных размеров сигнала и фона, еще одного аспекта, в котором Muon Colliders пользуются дополнительными преимуществами по сравнению с их протон-протонными коллегами, как мы теперь будем подчеркнуть.
Авторы:
(1) Хинд Аль Али, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(2) Нима Аркани-Хамед, Школа естественных наук, Институт передового исследования, Принстон, Нью-Джерси, 08540, США;
(3) Ян Банта, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(4) Шон Бьюдес, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(5) Дарио Баттзаццо, Инфн, Сезионе Ди Пиза, Ларго Бруно Понтекорво 3, I-56127 Пиза, Италия;
(6) Tianji Cai, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(7) Джуни Ченг, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(8) Тимоти Коэн, Институт фундаментальной науки, Университет Орегона, Юджин, или 97403, США;
(9) Натаниэль Крейг, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(10) Маджид Эхтерачян, Мэрилендский центр фундаментальной физики, Университет Мэриленда, Колледж Парк, MD 20742, США;
(11) Фан Джиджи, факультет физики, Университет Брауна, Провиденс, RI 02912, США;
(12) Мэтью Форсланд, Институт теоретической физики С. Н. Ян, Университет Стони Брук, Стони Брук, Нью -Йорк, 11794, США;
(13) Изабель Гарсия Гарсия, Институт теоретической физики Кавли, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния, 93106, США;
(14) Сэмюэль Хомиллер, факультет физики, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс, 02138, США;
(15) Сет Корен, факультет физики и Институт Энрико Ферми, Чикагский университет, Чикаго, IL 60637, США;
(16) Джакомо Кошеги, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(17) Чжэнь Лю, Центр фундаментальной физики штата Мэриленд, Университет Мэриленда, Колледж Парк, MD 20742, США и Школа физики и астрономии, Университет Миннесоты, Миннеаполис, MN 55455, США;
(18) Цяньшу Лу, факультет физики, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс, 02138, США;
(19) Кун-Фенг Лю, Департамент физики, Гонконгский университет науки и технологии, залив Clear Water, Kowloon, Гонконг S.A.R., P.R.C;
(20) Alberto Mariotti, Theoretische Natuurkunde и Iihe/Elem, Vrije Universiteit Brussel и International Solvay Institutes, Pleinlaan 2, B-1050 Брюссель, Бельгия;
(21) Амара Маккун, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(22) Патрик Мид, Институт теоретической физики С. Н. Ян, Университет Стони Брук, Стони Брук, Нью -Йорк, 11794, США;
(23) Изобель Оджалво, Принстонский университет, Принстон, Нью -Джерси, 08540, США;
(24) Umut Oktem, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(25) Diego Redigolo, CERN, Теоретическая физика, Женева, Швейцария и Инфн Сезионе ди Фаренз, через G. Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino, Италия;
(26) Мэтью Рис, кафедра физики, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс, 02138, США;
(27) Филиппо Сала, LPTHE, CNRS & Sorbonne Universite, 4 Place Jussieu, F-75252 Paris, Франция
(28) Раман Сандрум, Центр фундаментальной физики Мэриленда, Университет Мэриленда, Колледж Парк, MD 20742, США;
(29) Дейв Сазерленд, Инфн Сезионе Ди Триесте, через Bonomea 265, 34136 Trieste, Италия;
(30) Андреа Теси, Инфн Сезионе Ди Френденз, через Г. Сансон 1, I-50019 Сесто Фиорентино, Италия и Департамент физики и астрономии, Университет Флоренции, Италия;
(31) Тимоти Тротт, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США;
(32) Крис Талли, Принстонский университет, Принстон, Нью -Джерси, 08540, США;
(33) Лиан-Тао Ван, факультет физики и Института физики и Энрико Ферми, Чикагский университет, Чикаго, IL 60637, США;
(34) Менханг Ван, факультет физики, Калифорнийский университет, Санта -Барбара, Калифорния 93106, США.
Эта статья есть
Оригинал