Объединение физики, ускорение открытий и будущих границ
17 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
6 Резюме и будущих направлений
Цель этой работы состоит в том, чтобы нарисовать физический случай высокоэнергетического Muon Collider широкой кистью, подчеркивая смысл, в котором такой коллайдер расположен для ответа на множество вопросов, поставленных или заостренных обнаружением Хиггса. Широкие контуры этого случая проводятся физикой как муонового аннигиляции, так и слияния векторного бозона, которое в тандеме обеспечивает убедительные скорости для стандартных модельных и за пределами стандартных модельных процессов в целом ряд энергий. По сравнению с недавней работой, подчеркивающей значимость слияния векторного бозона, мы подчеркнули ценность муона аннигиляции как режима открытия для достаточно отличительной новой физики. Чтобы охарактеризовать богатую физику исходного состояния, мы обследовали описания виртуального содержания бозона с электроикором в высокоэнергетических мюонах, начиная от эффективного приближения векторного векторного векторного до электропроизводства. Что касается практического вопроса, мы подчеркнули смысл, в котором простой «ведущий логарифмический PDF» достаточно, чтобы запечатлеть большую часть качественной физики, и кратко изучило влияние конечных масс W и Z на электроиковые PDF.
Последствия мюонного коллайдера для темной материи иллюстрируются его охватом моделей «минимальной темной материи», в которых частица темной материи находится в мультиплете, чьи взаимодействия с SM -бозонами могут генерировать наблюдаемое изобилие. Мы выделили два класса стратегий поиска для этих мультилетов, используя либо недостающую массу, либо исчезающую сигнатуру дорожки. В зависимости от интегрированной светимости, высокоэнергетический Muon Collider, работающий при √s = 10 или 14 TEV, может обнаружить меньшие представления электрослова (такие как дублет SU (2) или триплет) в их тепловых целях, в то время как коллайдер, работающий при √s = 30 - 100 TEV, может покрывать тепловые цели и более высокие представления электроубоя.
Множество других экспериментов косвенно исследуют физику, столь же высокую, как и масштаб PEV в годы, предшествующие первым пучкам в высокоэнергетическом Muon Collider. С этой целью мы рассмотрели взаимодополняемость между Muon Collider и потенциальными сигналами новой физики в электрических дипольных моментах, нарушение вкуса и гравитационные волны. Особый интерес представляют точные тесты заряженного нарушения аромата лептона в таких процессах, как µ → Eγ, µ → 3E, τ → 3 мкюрного и преобразование µ-EO. Here we have explored the detailed reach of a muon collider for both indirect sources of lepton flavor violation (such as flavor-violating four-fermion operators) and direct sources (such as flavor-violating slepton interactions in the MSSM), in both cases finding that muon colliders below √ s ∼ 10 TeV provide complementary sensitivity to experiments such as Mu2e and Mu3e, while more energetic Коллайдеры способны исследовать пространство параметров за пределы досягаемости будущих предложений.
Само собой разумеется, многие из проекций, сделанных в этой работе, наивны в свете значительной неопределенности и многих нерешенных проблем, с которыми сталкиваются как ускорители, так и детекторы. Тем не менее, мы надеемся, что они предоставят качественное руководство по энергии и яркости, которое будет позиционировать будущего Muon Collider в качестве всеобъемлющего преемника LHC, определяя различные направления, которые заслуживают более тщательного изучения. Помимо характеристики охвата традиционных критериев для будущей программы коллайдеров, мы определили ряд возможностей, однозначно подходящих для мюон -коллайдера, включая прямые тесты нарушения суперсимметрии низкоэнергетики. Ключевые выдающиеся вопросы включают в себя производительность и перспективы поиска, связанных с отсутствующей энергией, которые являются центральными для охвата темной материи, фазового перехода электропроизводства и нарушения суперсимметрии; инвариантное массовое разрешение в конечных состояниях с тяжелыми стандартами, необходимым для того, чтобы максимально использовать обильные возможности, предоставляемые слиянием продольных векторных бозонов; и осуществимость полностью инструментального прибора прямой области, которая будет сформировать набор доступных наблюдаемых и состав сигнальных процессов.
Много остается перед нами. Но мюоны звонят, и мы должны пойти.
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