Hadronic Vacuum Polarization in True Muonium
从两个方面重新评价了真μ介子超精细分裂的首阶强子真空极化贡献。第一个考虑更复杂的π形状因子和更好的估计微扰QCD的贡献。第二种更精确的方法直接对Drell比率$R(s)$进行积分以获得$C_{1,\rm hvp}=-0.0489(3)$。这对应于$ΔE^μ_{hfs,\rm hvp}=276196(51)$ MHz的超精细分裂中的能量偏移。
2016-11-14 hep-ph physics.atom-ph
Nonperturbative True Muonium on the Light Front with TMSWIFT
真正的μ素$(μ\barμ)$束缚态是光锥量子化技术的一个有趣的测试。除了表现出处理非微扰计算的标准问题外,真正的μ介子还需要正确处理$e\bar{e}$福克态的贡献。以前产生了一个粗糙的模型,真正的μ介子使用迭代预解式的方法,我们目前的工作集中在包含的方块图,以改善截止依赖的问题的模型。此外,一个并行的计算机代码,TMSWIFT,允许较小的数值不确定性,已经开发出来。这项工作的重点是这些努力的当前状态,以开发一个真正的μ介子模型,在近期的实验是可测试的。
2016-01-21 hep-ph nucl-th physics.comp-ph
Searching for True Muonium in Relativistic Heavy Ion Collisions
该研究利用耦合粘滞流体动力学的相对论Boltzmann输运框架,计算RHIC和LHC重离子碰撞中真μ子偶素的产生截面与产额,表明重离子碰撞是探测该未发现粒子的有前景途径。
2025-05-15 hep-ph nucl-th
The Production and Discovery of True Muonium in Fixed-Target Experiments
即将进行的旨在寻找新的亚GeV力的固定目标实验也将对以前从未观察到的真μ原子(一种μ子和反μ子的束缚态)具有敏感性。我们描述了与这些实验相关的真μ素的产生和衰变特性。重要的是,我们发现,二次生产机制占主导地位的主要生产的长寿命的2S和2P状态,导致总产量的数量级大于天真的估计先前建议。我们提出了真μ子的产额估计作为能量分数和衰变长度的函数,用于指导未来的实验研究。发现和测量的前景似乎非常有利。
2012-06-18 hep-ex hep-ph nucl-ex
Formation of true muonium in the Drell-Yan dimuon production
提出质子与薄箔靶发生Drell-Yan反应产生的μ子对经库仑相互作用形成真μ子素的新机制,并探讨了通过观测偏移顶点的$e^+e^-$衰变事件来发现该束缚态的实验方案。
2025-03-03 hep-ph
Lepton flavor violating decay of true muonium: $\boldsymbol{(μ^+ μ^-) \to μ^\pm e^\mp}$
提出真实μ子素衰变$(μ^+ μ^-) \to μ^\pm e^\mp$作为探测带电轻子味破坏的新渠道,该纯轻子两体衰变信号干净,对多种CLFV算符敏感,分支比可达$10^{-20}$,有望在μ子对撞机早期被发现。
2025-08-07 hep-ph
True muonium production in ultraperipheral $PbPb$ collisions
在本文中,我们研究了真正的μ素态,这是一个原子组成的$μ^+ μ^-$束缚态,通过$γγ$相互作用的超周边$PbPb$碰撞考虑到准确的处理的吸收修正和核形状因子。在考虑RHIC、LHC和FCC能量的情况下,估算了快度分布和截面。我们的研究结果表明,实验分析可以是有用的观察,第一次,真正的μ介子状态。
2020-05-13 hep-ex hep-ph nucl-th
Scouring meson decays for true muonium
罕见的介子衰变实验有望测量小到$10^{-13}$的分支比。这为发现$μ^+μ^-$结合态真μ 鎓提供了机会。我们考虑一组可能的通道,所有的分支比以上$\sim10^{-11}$。对于电磁衰变$η/η'\rightarrow(μ^+μ^-)γ$,理论和唯象形状因子$F_{η/η'γγ^*}(Q^2)$允许在5%水平预测$\mathcal{BR}(η'\rightarrow (μ^+μ^-) γ)\sim 4.8\times10^{-10}$和$\mathcal{BR}(η'\rightarrow (μ^+μ^-) γ)\sim 3.7\times10^{-11}$。讨论了实验前景和潜在的背景。
2018-09-29 hep-ex hep-ph
Some radiative corrections to the hyperfine splitting of true muonium: two-photon-exchange contributions
我们考虑了一组辐射贡献,从单圈轻子真空极化的超精细分裂的真正μ。改进以前的结果,我们得到的电子回路系数的值,并提取其领先的依赖$β=m_μ/m_e$。系数为$C^μ_{20,1{\rm VPCT}}=0.734931603β$、$C^μ_{20,1{\rm VPCA}}=0.551198702β$和$C^μ_{20,1{\rm VPT}}=0.419149715β$。来自三个单回路真空极化的质量无关贡献是$C_{40,{\rm VPX}}=\frac{1}{127575}\left(-5255-2016π^2+51840ζ(3)\right)$。计算从$τ$到$\mathcal{O}(m_μα^8)$的贡献。
2017-04-18 hep-ph physics.atom-ph
True Muonium $(μ^+ μ^-)$ on the Light Front
应用离散光锥量子化,我们进行的第一次计算的光谱真正的μ 鎓,$μ^+ μ^-$原子,修改列入一个$|e\bar e >$福克组件。在质量本征值的位移被发现是最大的三重态。如果认为$m_e$是$m_μ$的一个重要部分,则发现$1 \, {}^3 /! S_1$态的电子分量的积分概率与$O(10^{-2})$一样大。对原子的兰姆位移进行了初步研究。使模拟完全现实的方向进行了讨论。
2014-11-12 hep-ph nucl-th
Discovering True Muonium at LHCb
我们研究的LHCb实验发现,第一次,真正的$μ^+μ^-$ μ介子束缚态的潜力。我们提出了一个搜索的矢量$1^3S_1$状态,$\mathcal{T\!M}$,动力学与光子混合,并占主导地位的衰减到$e^+e^-$。我们证明,搜索$η\to γ\mathcal{T\!M}$,$\mathcal{T\!M}\to e^+e^-$在一个位移顶点可以超过5个标准差的意义,假设统计不确定性。我们提出了两种可能的搜索:包括搜索的$e^+e^-$顶点,和一个排他性的搜索,需要一个额外的光子和重建的$η$质量。
2019-09-13 hep-ex hep-ph
Feasibility study of true muonium observation with the existing Belle-II dataset
本文研究利用 Belle-II 已有数据通过光子-光子聚变观测真μ子素 para-TM 衰变到双光子的可行性,结合蒙特卡洛模拟与极端随机树机器学习方法区分信号和背景,并评估了在系统不确定性下的预期发现显著性。
2025-06-05 hep-ex hep-ph
Muonium Lifetime and Heavy Quark Decays
环境对μ子寿命的影响进行了描述。给出了μ素和μ子原子的束缚态相空间抑制和末态相互作用增强的一般性消除定理。从这些束缚μ介子的例子中吸取的教训适用于b衰变之谜和K{e3}衰变率的明显不一致。
2004-03-05 hep-ph
Feasibility study of True Muonium discovery with CERN-SPS H4 positron beam
本文研究了利用CERN-SPS H4A束线43.7 GeV正电子轰击薄轻核靶,在共振条件下产生并发现真μ子偶素(ortho-TM)的可行性,表明三个月内可达发现级显著性。
2024-09-26 hep-ex hep-ph
True muonium resonant production at $e^+e^-$ colliders with standard crossing angle
本文提出在标准交叉角的可行 $e^+e^-$ 对撞机上将质心能量设为211.4 MeV,从而每月以约10个的量级共振产生并观测真μ偶素 $n\geq2$ 激发态。
2024-01-26 hep-ex hep-ph
High Resolution Nonperturbative Light-Front Simulations of the True Muonium Atom
通过开发一个名为TMSWIFT的并行程序,对束缚态$(μ^+μ^-)$(真μ素)的非微扰谱进行了广泛的光前量子化研究。使用Padé近似,它已经有可能提取的耦合常数$α$的值的范围内的单重态和三重态的连续和无限截止极限。该数据集允许调查的$α$依赖性的光前光谱,其结果进行比较,以标准计算。还获得了衰变常数。由于第二种较轻的味道($e$)的存在,已经对能量转移进行了改进的计算。最后给出了三味($e$,$μ$,$τ$)计算的初步结果。
2016-08-11 hep-ph nucl-th physics.comp-ph
Production of true para-muonium in linearly polarized photon fusions
研究在重离子碰撞中通过线性极化光子对撞产生真仲μ子素,计算其产生率和横向动量谱,发现极化光子分布与横向动量分布显著相关,并确定最佳运动学区域,为实验探测提供理论指导。
2024-03-13 hep-ex hep-ph nucl-ex
Searching for ultralight scalar dark matter with muonium and muonic atoms
本文提出利用μ子偶素和μ原子光谱及自由落体实验探测超轻标量暗物质诱导的μ子质量振荡,可将标量-μ子相互作用和虚标量玻色子交换力的探测灵敏度分别提升12个和5个数量级。
2023-05-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On Quasipositronia
准正电子是具有简单的类氢结构的原子。它们不包括在元素周期表中。这样的原子的实例是正电子鎓、μ 鎓、反μ 鎓、μ-和π-中原子、双μ 鎓和τ 鎓。从研究物质基本性质的观点来看,诸如正电子偶素、二μ偶素、τ偶素、μ偶素和反μ偶素等原子特别有趣。它们的描述相当简单,在许多方面彼此相似。本文给出了二μ和τ μ的不同衰变道的能级和衰变宽度。计算了这些原子系统在电子正电子湮没中的产生截面。为了寻找这些原子,所需的初始光束和探测器的实验条件已经找到。
2006-11-14 hep-ph
Vacuum polarization corrections to $μ^+μ^-$ spectrum
本文基于正电子素高阶势计算真μ子素n=1、n=2能级,系统纳入电子真空极化、高阶微扰及多光子湮灭的α⁶阶修正,并给出基态超精细劈裂。
2025-05-08 hep-ph
Progress Towards a Muonium Gravity Experiment
反物质的引力加速度,$\bar g$,还没有被直接测量,但可能会改变我们对引力,宇宙和第五种力的可能性的理解。这样的测量有三种途径:反氢、正电子素和μ素,最后一种需要精密的原子干涉仪,并得益于正在开发的新型μ素束。该干涉仪及其几皮米的对准和校准系统看来是可行的。在100 nm光栅间距的情况下,可以设想$\bar g$的测量值为10%、1%或更好。这可能是对轻子物质、第二代物质的第一次引力测量,也可能是对反物质引力加速度的第一次测量。
2016-11-01 hep-ph physics.ins-det
On the possibility of observable signatures of leptonium from astrophysical sources
我们银河系中Ps的形成被很好地测量,并导致了关于正电子起源的重要而未回答的问题。原则上,从μ轻子和τ轻子,即真μ子和真τ子,可以形成类似的系统。然而,由于μ和τ轻子固有的短寿命,这些系统形成的概率大大降低。同样,原子的衰变也会因为组成粒子衰变的高概率而加速。然而,如果在高能天体物理环境中产生足够数量的μ和τ对,那么尽管概率很小,但可能会产生大量的真μ和真τ。本文探讨了这种可能性。本文计算了在天体物理环境中,μ轻子和τ轻子在光子-光子湮灭和电子正电子湮没中的对产生谱。我们已经计算了辐射复合和直接湮灭的对的截面,和各种允许的衰变的衰变常数,以及复合和湮灭签名的波长和能量。用这种方法,我们计算出了真μ 鎓和真τ 鎓形成的概率,以及各种可观测特征的分支比。我们估计了微类星体和活动星系核周围的吸积盘以及喷流与云和恒星的相互作用的预期通量。我们发现,在我们自己的银河系恒星质量的黑洞周围的吸积盘应该有可观察到的签名,在X射线和伽马射线的能量,在原则上可观察到与目前的天文台。
2015-05-13 astro-ph.HE hep-ph
Models of the Muonium to Antimuonium Transition
μ素是由反μ子和电子组成的束缚态,它构成了一个类似氢的原子。由于在束缚态中没有强子物质,μ素是探索新物理的一个有用的探针。介子-反介子跃迁过程被认为是识别与轻子味和轻子数破坏有关的基本相互作用的有效方法。日本的J-PARC和中国的CSNS正在计划新的实验,预计在不久的将来会引起更多的关注。在本文中,我们将研究什么样的模型可以在下一代的μ介子到反μ介子跃迁搜索实验中得到验证,同时摆脱其他实验的限制。虽然在标准模型中,跃迁几率被轻子味守恒强烈地抑制,但是通过中性玻色子和双电荷玻色子的交换,以及在标准模型之外的新物理学中的盒环图,跃迁几率可以大得多。我们研究的中微子模型与重马约拉纳中微子在TeV的规模,第二类跷跷板模型,左-右模型,辐射中微子质量的模型,如Zee-Babu模型,特别是,除了其他可能的模型,以诱导相当大的跃迁概率,这可以在即将到来的实验进行测试。
2021-12-03 hep-ex hep-ph
Can Galileons solve the muon problem?
轻子束缚态电子偶素和μ偶素被用来限制伽利略对μ子氢兰姆位移的贡献。通过对轻子复合性的各种界限的应用,证明了要么将粒子的电荷半径与伽利略尺度半径相等的假设与实验不符,要么伽利略尺度必须是$M>1.33$ GeV,太大而不能解决μ子问题。更强的约束,在未来的可能性,从真正的μ素进行了讨论。
2015-08-25 astro-ph.CO hep-ph
Current and future perspectives of positronium and muonium spectroscopy as dark sectors probe
电子偶素和μ偶素是纯轻子原子,因此没有内部子结构。这使它们有资格成为探测标准模型之外的物理存在的潜在的非常合适的系统。因此,我们进行了全面的研究,目前的正电子素和μ精确光谱的灵敏度几个新的物理场景。通过适当考虑现有的实验和天体物理探测器,我们定义了明确的实验目标,通过精确的光谱探测新的物理。对于正电子素,我们发现,为了使光谱边界达到与电子旋磁因子相当的灵敏度,需要从最先进的精度提高大约五个数量级,这将是基于当前技术的挑战。更有希望的是μ子光谱的潜在范围:在未来几年内,像PSI的Mu-MASS这样的实验将探测参数空间的新区域,测试电子和μ子之间中/短程(MeV及以上)自旋相关和自旋无关的暗力的存在。
2019-09-26 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Slow Muons and Muonium
瑞士的Paul Scherrer研究所运营着高强度质子加速器设施HIPA。目前高达2.4 mA的590 MeV动能质子束被发送到靶站,产生用于基础物理和应用物理的π介子、μ介子和中子。1.4兆瓦的光束功率提供了世界上最高强度的低动量μ子,可以在低质量目标中停止。高达约$10^8$ /s的表面μ子速率正被提供给各种独特的精密粒子物理实验。目前正在进行两项可行性研究,以大大改进现有的μ子束。高强度μ子束线HiMB可以递送大约$10^{10}$ /s表面μ子,并且停止的μ子冷却器muCool旨在相位空间质量中的$10^{10}$的增益因子,同时对于低能量$μ^+$仅牺牲小于3个数量级的强度。这些光束将使新一代的精密物理实验与停止μ子和μ原子。
2016-07-24 hep-ex hep-ph nucl-ex
Constraints on proton structure from precision atomic physics measurements
氢和μ素的基态超精细分裂被很好地测量。在校正了磁矩和质量效应之后,它们的差异仅仅是由于质子结构--点状核的大QED贡献基本上被抵消了。重新缩放的超精细差异取决于Zemach半径,Zemach半径是质子的基本度量,计算为电磁质子形状因子的乘积上的积分。从原子物理学中确定的泽马赫半径(1.043 +/- 0.016)fm与质子形状因子的加速器测量值紧密吻合。相反,我们可以使用μ素数据来提取一个“实验”值,用于QED对类氢超精细数据的修正;我们发现测量和理论是一致的。
2005-08-23 hep-ph nucl-th physics.atom-ph
Invisible decay of muonium: Tests of the standard model and searches for new physics
在标准模型中,有几个典型的例子涉及到μ子,电子和相应的中微子,它们通过交叉对称性连接:i)μ子的衰变,ii)逆μ子衰变,iii)μ子和电子湮灭成两个中微子。虽然前两个反应很久以前就已经被观察和测量过了,但导致不可见的最终状态的第三个过程从未被实验测试过。它可以直接发生,或者在低能量下,通过一个μ子和一个电子从原子束缚态湮灭,称为μ 鎓(M=μ^+e^-)。M \to ν_μν_e衰变是一个非常罕见的过程,相对于普通μ介子衰变率,分支分数为Br(M \to ν_μν_e)= 6.6 × 10^{-12}.利用MuLan协作组精确测量正μ子寿命的实验结果,我们设定了第一个极限Br(M \to invisible)< 5.7 10^{-6},同时在这个界限和预测之间仍然留下了大约6个数量级的巨大差距。为了提高限制,我们提出了一个实验,专门用于敏感搜索的M \to不可见的衰变。对实验装置的可行性研究表明,在10^{-12}水平上可以实现在分支分数Br(M \to不可见)中搜索这种衰变模式的灵敏度。如果提出的搜索结果比预测的高得多,比如Br(M \to invisible)< 10^{-10},这将明确地表明新物理的存在。我们指出,这种可能性可能会发生由于在镜像物质模型中的介子-镜像介子转换。与标准模型预言一致的结果将是对纯轻子束缚态湮灭的一个干净的检查。
2013-01-16 hep-ex hep-ph
Precision physics of simple atoms: QED tests, nuclear structure and fundamental constants
量子电动力学是第一个成功的,而且仍然是最成功的量子场论。简单的原子,本质上是QED系统,允许高度精确的理论预测。由于其简单的光谱,这些原子也被有效地研究实验频繁提供最精确的测量量。本文对轻简单原子精密物理的理论和实验进行了比较。特别地,我们考虑了氢原子的兰姆位移,氢、氘、氦-3离子、μ 鎓和电子偶素的超精细结构,以及电子偶素中的一些其他跃迁。除了未扰动原子的光谱,我们考虑湮没衰变的正电子偶素和g因子的束缚粒子在各种两体原子。特别注意的QED计算的不确定性,由于未计算的高阶修正和原子核结构的影响。我们还讨论了简单原子在确定几个基本常数中的应用。
2005-09-01 hep-ph
Applying Bayesian Inference to Galileon Solutions of the Muon Problem
我们从伽利略理论中的非形式耦合导出原子能级的修正。通过贝叶斯推断,我们约束的截止半径和伽利略尺度通过这些修正。为了连接不同的原子系统,我们假设不同的截止半径由一个单参数的解决方案的家庭。这引入了一个新的参数$α$,它也是受约束的。在这个模型中,我们预测移动到μ子氦的$δE_{He^3}=1.97^{+9.28}_{-1.87}$ meV和$δE_{He^4}=1.69^{+9.25}_{-1.61}$ meV,以及真正的μ子,$δE_{TM}=0.06^{+0.46}_{-0.05}$ meV。
2016-12-06 hep-ph
Axion-like Particles and Lepton Flavor Violation in Muonic Atoms
Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina(南卡罗来纳大学物理与天文系)
本文研究了Mu2e实验通过μ子原子探测μ^-e^-→e^-e^-轻子味 violation过程的潜力,在简化轴子类粒子框架中考虑味违反的e-μ耦合和味对角伪标量耦合。
2026-04-08 hep-ex hep-ph
Muonic hydrogen and MeV forces
我们探讨了一种新的μ子和质子之间的相互作用是负责质子半径的CODATA值和从测量μ子氢的兰姆位移推导出的值之间的差异的可能性。我们发现,一个新的力载体与大约兆电子伏的质量可以解释所观察到的能量转移,以及在μ子异常磁矩的差异。然而,在其他系统中的测量限制了相对于μ子和质子的耦合来抑制对电子和中子的耦合,这从理论的角度来看似乎是具有挑战性的。然而,人们可以在假设新粒子主要与μ子和质子耦合的情况下,预测μ子氘、μ子氦和真μ子的能量变化。
2010-11-22 hep-ph physics.atom-ph