本論文は、提案されているµTRISTANプロジェクトにおいて、レプトンフレーバーを破る(LFV)相互作用を持つアクシオン様粒子(ALP)の探索能力を探求している。LFVは、広範囲のALPモデルにおいて一般的な予測であり、標準模型(SM)のバックグラウンドの影響を受けない明確な兆候を示す。
µTRISTANは、J-PARCミューオンg-2実験で開発された陽ミューオンビームの冷却および集束技術を活用した高エネルギー衝突型加速器である。µ+ビームは最大1 TeVまで加速され、KEKのTRISTANリングから供給される30 GeVのe-ビームと衝突させることができる。これにより、重心(c.m.)エネルギー√s≃346 GeV、積分ルミノシティL = 1 ab-1のµ+e-“ヒッグスファクトリー”が実現する。さらに、この加速器は√s = 2 TeVのµ+µ+衝突型加速器としても運用できるため、既存技術で実現可能な高エネルギーレプトン“発見マシン”となる。
論文では、まず、レプトンとALPの相互作用を記述する一般的な有効ラグランジアンをレビューし、ALPの崩壊長について議論している。次に、e-µ+およびµ+µ+衝突において、LFV ALPと相互作用する可能性のあるいくつかのプロセスを検証している。これらのプロセスには、tチャンネルまたはsチャンネルにおけるALP交換によって誘起されるLFVプロセスと、LFV相互作用を通じて生成される終状態ALPを持つプロセスが含まれる。
これらのプロセスの断面積を計算した結果、µTRISTANで検証可能なALP生成モードとして、e-µ+ → aγ、e-µ+ → e-τ+a、µ+µ+ → µ+τ+a、e-µ+ → τ-µ+aが挙げられている。
論文では、これらのプロセスのシミュレーション結果を示し、µTRISTANで達成可能なLFV ALP結合に対する感度を計算している。さらに、これらの結果を、低エネルギーLFVプロセス、特にLFV µおよびτ崩壊からの現在および将来の制限と比較している。
その結果、µTRISTANは、ma≳1 GeVの質量を持つ、電子とミューオンとのLFV相互作用のみを持つ重いALPに対して、Mu-Mu振動探索を補完する可能性があることがわかった。また、µTRISTANは、maがO(100) GeVの質量範囲にある場合にのみ、LFC相互作用とLFV相互作用の両方を備えたALPモデルに感度を持つ可能性がある。
結論として、µTRISTANは、LFV ALP結合を検証し、低エネルギーLFVプロセスやレプトン磁気双極子モーメントの測定を補完する可能性を秘めている。
他の言語に翻訳
原文コンテンツから
arxiv.org
深掘り質問