Muon Colliders: эпоха столкновений с электроузвуком бозон
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
3 мюонных коллайдеров - балотные бозонные коллайдеры
Прежде чем попасть в подробный случай физики, в этом разделе описывается физика начального состояния в высокоэнергетическом Muon Collider. Наносит, что преимущество коллайдера лептона состоит в том, что сталкивающиеся балки состоят из элементарных частиц (так что столкновение является относительно чистым), которые находятся в собственных штатах импульса (так что энергия C.M. для каждого столкновения известна). Это может быть контрастировано с протонными коллайдерами, где балки состоят из композитных состояний, так что Partonic C.M. Энергия варьируется от столкновения к столкновению. Чтобы сделать прогнозы в этом случае, кто -то свернет трудный процесс интереса с универсальными PDF. Кроме того, разбитые протоны оставляют следуя мусора после так называемого основного события. Как мы будем утверждать в этом разделе, делая прогнозы для мюон -коллайдера, чьи лучи несут в себе энергию, имеют общие аспекты, как более известные типы машин: нужно использовать PDF, но столкновение дает небольшое количество частиц в исходном состоянии, которые можно моделировать разумно хорошо, используя теорию возмущений. [1]. [1]. [1].
На теоретическом уровне ситуация для Muon Collider упрощена по отношению к Proton Collider, поскольку на каждом этапе расчета можно поддерживать возмутительный контроль. [2] Например, граничные условия для PDF-файлов протона устанавливаются в масштабе, где QCD не является пертурбативным, подразумевая, что нужно полагаться на входы от эксперимента, чтобы численно определить Proton PDF. Все осложнения, которые вытекают из этого факта, избегаются при изучении MUON PHDF. Мюон -коллайдеры, которые мы обсуждаем здесь, имеют энергию в диапазоне TEV до 100 TEV, и поэтому массы слабых бозонов могут рассматриваться как небольшое возмущение, то есть, как правило, разумно рассматривать их как безмассовые, чтобы применялся формализм PDF; см. сек. 3.4 Для краткого обсуждения конечных массовых эффектов. А поскольку электрослоя муфты являются относительно небольшими, работа с ведущим заказом необработанным PDF -файлом обеспечивает разумное приближение к результату повторного вторника; Мы продемонстрируем минимальное влияние исправлений дальнейших логиков в гл. 3.3 ниже. Интересные осложнения возникают из-за разрыва симметрии электропроизводства, но, кроме того, что, помимо лечения массы в зависимости от собственного калибровского собственного салона для электроводных бозонов, как мы делаем ниже, они, как правило, оказывают небольшое числовое влияние на прогнозы поперечного сечения. Существуют дополнительно тонкости, связанные с захватом физики продольных режимов бозонного бозона, а также взаимодействие с теоремой эквивалентности Голдстоун и единоличностью; Мы не будем комментировать это дальше и просто будем использовать функции разделения в «датчике эквивалентности Goldstone», вычисленном в [53]. Наконец, хотя он выходит за рамки этой работы, мы отмечаем, что можно также включить эффекты QCD в MUON PDF, как недавно было описано в [54].
В остальной части этого раздела мы сначала запишут формализм, используемый для решения PDF, чтобы ведущий логарифмический порядок, используя ведущие функции разделения порядка. Это предоставит нам основу для изучения точности, которая может быть достигнута при получении различных приближений. Наша цель состоит в том, чтобы продемонстрировать, что ведущие файлы log (unestumed) PDF обеспечивают разумное приближение к более полным результатам заказа в журнале, которые возникают в результате интеграции уравнений эволюции DGLAP. Учитывая, что ведущие логические PDF легко понимают и могут быть выражены аналитически, мы защищаем, что это все, что необходимо для того, чтобы сделать прогнозы для будущего Muon Collider в интересующем диапазоне энергии, если не требуются высокие расчеты точности.
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
[1] На протяжении всей этой статьи мы рассматриваем мюонные лучи как стабильные. Все, что мы говорим здесь, не зависит от этого предположения, если наши удивительные коллеги по акселератору могут понять, как предоставить нам надежный мусор для игры.
[2] Конечно, некоторые из этих методов также актуальны для прошлых и предлагаемых экспериментов по электронному положению, например, при прогнозировании процессов инициированных VBF. Тем не менее, небольшая масса электрона эффективно ограничивает максимальную энергию для круглых машин, чтобы быть вблизи масштаба.
Оригинал