2 MUONS vs. Protons
Por fim, existe uma rica interação entre aniquilação e produção de VBF de partículas de SM e BSM em coletores de muon de alta energia. Para processos de modelo padrão bem acima do limite, a escala relativa em função da energia collider √ s é [32]
onde o aprimoramento logarítmico triplo se deve a um duplo logaritmo colinear dos dois PDFs eletroweak e um único logaritmo suave. A competição entre a supressão de acoplamento e o crescimento energético leva a cruzamentos entre as seções transversais do modelo padrão para aniquilação e produção de VBF em torno das energias de √s ∼ poucos tev, com energias cruzadas correspondentemente mais altas para estados finais de alta multiplicidade. A escala é análoga para a produção de partículas de BSM com uma escala de massa no estado final MX, para a qual a escala relativa bem acima do limite é [32]
Mesmo assim, isso enfatiza que a escala acima assume que as colisões de Muon estão ocorrendo bem acima do limiar de produção. É provável que isso seja verdadeiro para a maioria dos processos de modelo padrão em um colisor muon de alta energia, mas não precisa se manter para a produção de BSM. Embora as aproximações subjacentes quebrem como mx → √s, a escala ingênua na Eq. (9) indica que a produção de aniquilação mais uma vez domina nesse limite. Apesar da queda geral de 1/S nas seções transversais de aniquilação, mesmo alguns eventos com estados finais suficientemente distintos próximos ao limiar podem ser suficientes para a descoberta de nova física. Advertemos que as projeções baseadas apenas nos modos de produção do VBF não conseguiriam capturar esses casos importantes.
The interplay between annihilation and VBF production is illustrated in Fig. 3, which shows the ratio of the annihilation cross section σann and VBF cross section σVBF for two representative examples – a vector-like pair of SU(2) singlet Weyl fermions with hypercharge ±1, and a vector-like pair of SU(2) doublet Weyl fermions with hypercharge ±1/2 – as a function of a energia collider √ s e a massa de partículas em relação ao limiar. Nos dois casos, a seção transversal de aniquilação é calculada analiticamente, enquanto a seção transversal do VBF é calculada pela convolução das seções transversais Partônicas com os PDFs correspondentes derivados na seção. 3. Para o SU (2) Singlet e Doublet, o cruzamento ocorre quando a massa do férmio está acima de 10% de √ s/2. Em última análise, as diferenças nos dois casos são modestas; Embora a contribuição da fusão da WW para o VBF seja muito maior para o dupleto, a contribuição dominante em ambos os casos é, em última análise, da fusão γγ. Para estados finais suficientemente distintos, é provável que isso favoreça a produção via aniquilação como modo de descoberta. Obviamente, os detalhes dependem dos tamanhos relativos do sinal e do background, outro aspecto em que o Muon Colliders desfruta de mais vantagens sobre seus colegas próton-próton, como enfatizaremos agora.
Autores:
(1) Hind Al Ali, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(2) Nima Arkani-Hamed, Escola de Ciências Naturais, Instituto de Estudo Avançado, Princeton, NJ, 08540, EUA;
(3) Ian Banta, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(4) Sean Benevedes, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(5) Dario Buttazzo, Infn, Sezione di Pisa, Largo Bruno Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Itália;
(6) Tianji Cai, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(7) Junyi Cheng, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(8) Timothy Cohen, Instituto de Ciência Fundamental, Universidade de Oregon, Eugene, ou 97403, EUA;
(9) Nathaniel Craig, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(10) Majid Ekhterachian, Maryland Center for Fundamental Physics, University of Maryland, College Park, MD 20742, EUA;
(11) fã de Jiji, Departamento de Física, Universidade Brown, Providence, RI 02912, EUA;
(12) Matthew Forslund, Instituto CN Yang para Física Teórica, Universidade Stony Brook, Stony Brook, NY 11794, EUA;
(13) Isabel Garcia Garcia, Instituto Kavli de Física Teórica, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(14) Samuel Homiller, Departamento de Física, Universidade de Harvard, Cambridge, MA 02138, EUA;
(15) Seth Koren, Departamento de Física e Instituto Enrico Fermi, Universidade de Chicago, Chicago, IL 60637, EUA;
(16) Giacomo Koszegi, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(17) Zhen Liu, Maryland Center for Fundamental Physics, Universidade de Maryland, College Park, MD 20742, EUA e Escola de Física e Astronomia, Universidade de Minnesota, Minneapolis, MN 55455, EUA;
(18) Qianshu Lu, Departamento de Física, Universidade de Harvard, Cambridge, MA 02138, EUA;
(19) Kun-Feng Lyu, Departamento de Física, Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong Sar, PRC;
(20) Alberto Mariotti, Teoretische Natuurkunde e IIHE/Elem, Vrije Universiteit Bruxelel e Institutos Internacionais de Solvay, Pleinlaan 2, B-1050 Bruxelas, Bélgica;
(21) Amara McCune, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(22) Patrick Meade, Instituto CN Yang para Física Teórica, Universidade Stony Brook, Stony Brook, NY 11794, EUA;
(23) Isobel Ojalvo, Universidade de Princeton, Princeton, NJ 08540, EUA;
(24) Umut Oktem, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(25) Diego Redigolo, CERN, Departamento de Física Teórica, Genebra, Suíça e Infn Sezione di Firenze, via G. Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino, Itália;
(26) Matthew Reece, Departamento de Física, Universidade de Harvard, Cambridge, MA 02138, EUA;
(27) FILIPPO SALA, LPTHTE, CNRS & SORBONNE Universidade, 4 lugar Jussieu, F-75252 Paris, França
(28) Raman Sundrum, Maryland Center for Fundamental Physics, University of Maryland, College Park, MD 20742, EUA;
(29) Dave Sutherland, Infn Sezione di Trieste, via Bonomea 265, 34136 Trieste, Itália;
(30) Andrea Tesi, Infn Sezione di Firenze, via G. Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino, Itália e Departamento de Física e Astronomia, Universidade de Florença, Itália;
(31) Timothy Trott, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA;
(32) Chris Tully, Universidade de Princeton, Princeton, NJ 08540, EUA;
(33) Lian-Tao Wang, Departamento de Física e Instituto Enrico Fermi, Universidade de Chicago, Chicago, IL 60637, EUA;
(34) Menghang Wang, Departamento de Física, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, CA 93106, EUA.
