Effects of Cosmic Muons on $μ$eV-to-meV Scale Axion Dark Matter Searches
University of Washington(华盛顿大学);University of Sheffield(谢菲尔德大学)
研究宇宙μ子在μeV到meV能级下的同步辐射对轴子暗物质探测的背景影响,采用GEANT4模拟并分析同步辐射功率谱,指出当前实验受高质量因子和精细能量分辨率保护,但未来广谱实验可能面临风险。
2026-03-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Muonium Spectroscopy as a Quantum Sensor for Ultralight Axion Dark Matter
Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory(先进能源科学技术广东省实验室);Institute of Modern Physics, CAS(中国科学院近代物理研究所);Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交大李政道研究所与物理天文学院);University of Liverpool(利物浦大学);Department of Physics, Jinan University(暨南大学物理系);State Key Laboratory of Heavy Ion Science and Technology, Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院近代物理研究所重离子科学和技术国家重点实验室);School of Nuclear Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学核科学与技术学院)
本研究提出一种基于缪onium的轴子搜索新方法,利用高强度缪子束的共振量子跃迁(MASH),可在18-130μeV轴子质量范围内收紧轴子-缪子耦合约束,拓展暗物质探测通道。
2026-09-03 hep-ph
Searching for axion forces with precision precession in storage rings
本研究提出将储存环作为轴子介导的单极-偶极力的精密探针,指出质子、μ子和电子偶极矩测量实验可探索轴子参数空间新区域,并提出轻轴子可解释$(g-2)_μ$反常的环境效应机制。
2023-06-29 hep-ex hep-ph
Axion-Like Particles at High Energy Muon Colliders -- A White paper for Snowmass 2021
我们研究了发现重类轴子粒子(ALPs)的潜力和在μ子对撞机上确定其耦合特性的前景。专注于他们的标准模型(SM)规范玻色子$γ, Z, W^\pm$的耦合,我们表明,高能μ子对撞机可以大大扩展质量覆盖范围,基本上达到对撞机能量的运动学极限。独特的运动学允许明确地确定各个耦合强度。通过$μ^+μ^-$湮灭和VBF过程与标记的外出μ子相关联的产生可以用于验证ALP的CP性质。我们说明了我们的结果μ子对撞机运行在3 TeV和10 TeV。
2022-03-10 hep-ph
Probing axion and flavored new physics with the NA64$μ$ experiment
Nanjing University(南京大学);Chinese Academy of Sciences(中国科学院)
NA64μ实验通过探测轴子与光子、muon的耦合及暗物质领域,排除了部分新物理参数空间并揭示了未来研究方向。
2025-11-29 hep-ex hep-ph
Interplay of ALP Couplings at a Muon Collider
本文研究了多TeV缪子对撞机上类轴子粒子(ALP)的不同耦合如何影响其产生与衰变模式,揭示了丰富的唯象学图景。
2025-05-30 hep-ex hep-ph hep-th
Looking for an axion in a haystack of muons
本研究借助McMule框架完成极化μ子衰变μ⁺→e⁺νₑν̅_μ的高精度QED计算,为MEG II和Mu3e实验在背景中搜寻类轴子粒子X提供理论支撑,并估算了实验对该衰变分支比的灵敏度。
2023-08-08 hep-ex hep-ph
Challenges for an axion explanation of the muon $g-2$ measurement
μ子$g-2$测量和标准模型预测之间的差异指向了弱尺度附近或以下的新物理。考虑用重轴子(在一般意义上,也称为类轴子粒子)与轻子和光子耦合的环效应来解释这种差异是很诱人的。我们提供了一个更新的分析必要的耦合,包括两个循环的贡献,并发现新的物理运营商指向一个轴子衰变常数的顺序为10秒的GeV。这给这种解释带来了重大问题,因为轴子与轻子和光子的耦合必须在低尺度下产生。我们概述了这种耦合如何产生的一些可能性,并发现这些情况下预测新的带电物质或低于弱标度和新标量可以与希格斯玻色子混合,提出了许多现象学的挑战。这些情况也都预测了对μ子$g-2$本身的额外贡献,使轴子有效理论的最初应用受到质疑。我们的结论是,没有什么理由赞成轴子解释的μ子$g-2$测量相对于其他模型假设新的弱尺度的问题。
2021-05-12 hep-ph
Muons in supernovae: implications for the axion-muon coupling
本文通过生成迄今最大规模的含μ子超新星模拟,证明SN 1987A的冷却速率观测对类轴子粒子与μ子的耦合施加了强约束,将耦合限制在$g_{aμ} < 10^{-7.5}~\ ext{GeV}^{-1}$。
2024-05-31 astro-ph.HE hep-ph
New Limits on Exotic Muon Interactions Mediated by Axion-Like Particles
Institute of Fundamental Physics and Quantum Technology, and School of Physical Science and Technology, Ningbo University(宁波大学基础物理与量子技术学院、物理科学与技术学院);Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University(复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室)
本文利用最新μ子反常磁矩结果推导出类轴子粒子等轻BSM玻色子介导的奇异μ子相互作用的新限制。
2025-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Implications of the dark axion portal for the muon g-2, B-factories, fixed target neutrino experiments and beam dumps
暗轴子入口是最近引入的介于标准模型和暗区之间的入口。它通过一个异常三角形同时将暗光子和轴子(或类轴子粒子)连接到光子。虽然矢量门户和轴子门户分别是搜索暗光子和轴子的热门场所,但如果它们共存,新门户提供了新的检测渠道。暗轴子传送门不是两个传送门简单组合的结果,它的价值也不是由其他传送门的价值决定的;它应该被独立测试。在本文中,我们讨论了轻子g-2,B-工厂,固定靶中微子实验,和束流转储的新门户网站的影响。我们提供了轴子光子暗光子耦合的模型无关的约束条件,并讨论了最近激活的Belle-II实验的灵敏度,这将在测试新的门户网站发挥重要作用。
2018-12-16 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
Constraining New Muonic Interactions Meditated by Axion-Like-Particles
超越标准模型的类轴子粒子(AxionLikeparticle,ALP)是解决现代物理学中几个重要问题的方法。检测这些粒子的一种方法是检测它们所产生的新的相互作用。为了寻找这些新的相互作用,人们进行了许多实验,从$\simμ$ m到天体物理范围。目前,几乎所有已知的寻找ALP介导的长程新相互作用的实验都使用含有质子、中子和电子的源或探针。对其他费米子(如μ子)的限制很少,尽管考虑到它们涉及现代物理学的几个著名难题,μ子可能是最可疑的粒子,可能参与新的相互作用。在这项工作中,我们讨论的可能性,解释的异常磁矩的μ子的长程相互作用介导的ALP。我们也给了一个约束的标量伪标量(SP)型相互作用所调解的μ子ALP。我们建议通过μ子自旋旋转实验进一步研究μ子SP型相互作用。
2018-10-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
Axions and Anomaly-Mediated Interactions: The Green-Schwarz and Wess-Zumino Vertices at Higher Orders and g-2 of the muon
我们提出了一个机制的异常取消仅使用横向不变振幅异常图在更高的微扰订单的研究。该方法是格林-施瓦茨(GS)机制在场论水平上的实现,通过减去反常极点来恢复沃德恒等式。GS顶点的一些属性进行了分析,无论是在上下文中的酉性和相关的微扰膨胀的组织。我们调查所发挥的作用GS和Wess-Zumino顶点的异常磁矩的μ子和超精细分裂的μ子,这是一个虚拟的异常额外的Z-素数和轴子样粒子的交换过程,可以伴随着。
2008-10-01 hep-ph hep-th
Constraining axion-like particles from rare pion decays
类轴子粒子(ALP)比中性π介子轻的紫外光完成一般会引起ALP中性π介子混合,因此对混合角的直接约束很敏感。对于ALP的π质量以下,我们证明了强大的和新颖的边界的ALP-π混合角可以从现有的稀有π衰变数据,测量PIENU和PIBETA实验。
2020-10-10 hep-ph
Searching for the dark sector in two-body anti-muon decay with the polarization of monochromatic positrons
$μ^+ \to e^+ X$衰变(其中$X$是暗扇区玻色子)提供了暗扇区相互作用尺度上最强的可用边界之一。$X$玻色子可以是轴子或暗光子。我们表明,同时确定的反μ子和正电子的极化使得有可能区分与99%的置信水平之间的两个黑暗的部门门户网站与少至6个观察到的事件的情况下,无质量的暗光子。相反,自旋为1的4维大质量黑暗入口无法与轴子类的情况区分开来。我们还讨论了$X$玻色子是大质量自旋2粒子的可能性。
2021-09-22 hep-ex hep-ph
Theoretical Status of Rare B Decays with Muons
稀有B衰变允许调查基本相互作用关于他们的味道,手性,狄拉克和CP属性。在预期的大数据样本的独家B衰变到μ子从即将到来的大型强子对撞机实验,特别是LHCb,以及可能的超级风味工厂,我们回顾的理论现状,并概述未来的机会,探索边界的标准模型和超越。
2009-11-20 hep-ex hep-ph
Search Prospects for Axion-like Particles at Rare Nuclear Isotope Accelerator Facilities
我们提出了一种新的实验方案,称为DAMSA(垃圾产生的原住民物质在加速器),寻找暗扇区粒子,使用稀有核同位素加速器设施,提供高通量质子束,产生大量的稀有核同位素。他们的光束的高强度性质使暗扇区粒子的研究成为可能,包括轴子样粒子(ALP)和暗光子。相比之下,它们典型的束流能量不足以产生背景,例如由次级带电粒子产生的中微子。DAMSA的探测器然后被放置在质子束流收集器的下游,以最大限度地提高暗扇区粒子的即时衰变信号,这通常是具有挑战性的探测在其他束流收集器类型的实验具有较长的基线,在大量的束相关中子(BRN)的背景为代价。我们证明,BRN可以显着抑制,如果信号伴随着多个,相关的可见粒子在最终状态。作为一个例子物理的情况下,我们认为ALP相互作用的标准模型光子和他们的双光子衰变信号在DAMSA实施在一个罕见的核同位素设施类似的稀有同位素加速器复杂的在线实验正在建设中的韩国。我们表明,检测器的ALP生产转储的紧密接近,使得有可能探测ALP参数空间的高质量区域,现有的实验从来没有探索过。
2022-07-05 hep-ex hep-ph
Differentiating solutions to the gauge hierarchy problem through rare muon decays
我们展示了即将到来的mu -> e伽马和mu-e转换实验的潜力,暗示或不赞成的规范层次问题的解决方案,在欧洲核子研究中心大型强子对撞机的出现。动态电弱对称性破缺,小希格斯,超对称性和额外的维度的解决方案被认为是。分析了mu -> e γ和mu-e转换分支比的相关性,以用于区分模式。这些奇异的μ介子衰变的测量可能有令人信服的影响超对称的解决方案。
2004-02-25 hep-ex hep-ph
Muon g-2, Rare Kaon Decays, and Parity Violation from Dark Bosons
理论和实验之间μ介子g-2的差异可以用光矢量玻色子Z_d通过与光子的动力学混合耦合到电磁流来解释。我们举例说明了如果Z_d主要衰变为e+e-,μ + μ-,那么现有的电子g-2,π介子Dalitz衰变和其它直接产生数据是如何不利于这一解释的。一个占主导地位的不可见的Z_d衰变通道,如轻暗物质的影响,以及由此产生的强约束从罕见的K -> π +“丢失能量”衰变检查。如果考虑Z-Z_d质量混合引起的相消干涉效应,K衰减约束可以放宽。在这种情况下,我们表明,容纳μ子g-2的数据,通过放松K衰变约束导致有趣的信号暗宇称违反。作为一个例子,我们研究了在低Q^2下运行的弱混合角的变化,这在极化电子散射或原子物理学实验中可能是可观察到的。
2014-02-21 hep-ex hep-ph
Enhancing Searches for Heavy QCD Axions via Dimuon Final States
重QCD轴子是QCD轴子的一种很好的扩展,它在解决强CP问题的同时解决了质量问题。由于胶子耦合,解决强CP问题的关键,这些轴子可以产生大量的束流收集器和对撞机环境中的轴子衰变常数大PeV,相关的解决轴子质量问题。此外,如果这些轴子具有轻子耦合,它们可以产生长寿命的衰变为轻子对,特别是在一类广泛的轴子模型中,主要衰变为高于双μ子阈值和低于GeV尺度的μ子。考虑到现有的限制,主要是从罕见的介子衰变,我们表明,当前和未来的中微子设施和长寿命的粒子搜索有可能通过双μ子末态探测重QCD轴子参数空间的重要部分。
2022-10-05 hep-ex hep-ph
Sensitivity to Kaon Decays to ALPs at Fixed Target Experiments
研究固定靶实验对K介子衰变产生的类轴子的敏感性,发现K介子衰变是主导产生机制,通过双光子和双缪子末态可探测ALPs,DUNE实验敏感性具竞争力。
2024-10-14 hep-ex hep-ph
Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
Nanjing University(南京大学)
本研究通过低能超新星约束了轻子味变轴子和轴子类粒子的耦合常数,发现其在特定质量范围内对轴子的限制最为严格。
2025-12-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Searching new physics in rare $B$-meson decays into multiple muons
新的重矢量玻色子和轻标量在大量的新物理模型中被预测。特别是,在新的强相互作用扇区中,它们扮演着QCD中$ρ$和$π$介子的角色。我们表明,它们的一些相互作用,例如,所需的解释$B$异常和$g-2$的μ子,只能探测$B$介子衰变。我们强调新的黄金通道尚未实验研究,包括$B^+ \rightarrow K^+(D^+)μ^+μ^-μ^+μ^-$和$B^0\rightarrow K^{*0}μ^+μ^-μ^+μ^-$。依靠发电机级模拟LHCb探测器的数据采集,我们确定了该设施对上述过程的影响。我们表明,小至$9\times 10^{-12}$($3.2\times 10^{-10}$)和$2.7\times 10^{-11}$的分支比可分别在$95\, \%$ CL下进行检测。
2019-02-26 hep-ex hep-ph
Axion-like particles, lepton-flavor violation and a new explanation of $a_μ$ and $a_e$
具有轻子味破坏耦合的类轴子粒子(ALP)可以在奇异的μ子和τ衰变中探测到。不同实验的灵敏度很大程度上取决于ALP的质量及其与轻子和光子的耦合。对于可以共振产生的ALP,三体衰变如$μ\to 3e$和$τ\to 3μ$的灵敏度超过辐射衰变如$μ\to eγ$和$τ\toμγ$许多数量级。因此,这两种类型的过程的分析是高度互补的。我们讨论了实验上的限制与一个单一的主导轻子味违反耦合的ALP。允许一个或多个这样的耦合提供了定性的新方法来解释与μ子和电子的磁矩有关的异常。
2019-07-31 hep-ph
Fully differential NLO predictions for the rare muon decay
使用自动化程序GoSam,全差分非线性光学校正得到的罕见衰变的μ子$μ\to eν\barνee$。这个过程是一个重要的标准模型背景,以寻找Mu3e合作的轻子味破坏,因为如果中微子携带很少的能量,它就变得与信号$μ\to 3e$无法区分。使用我们的NLO程序,我们能够计算分支比以及为实验定制的可观测量。通过微小的修改,也可以计算tau的相关衰变。
2016-11-11 hep-ph
Refined Low-Energy Supernova Constraints on Lepton Flavor Violating Axions
Nanjing University(南京大学)
本研究通过分析低能超新星中四种产生通道,首次考虑半康普顿散射,对轻子味破坏轴子给出更严格的质量约束,尤其对高于约110 MeV的轴子参数空间限制最强。
2025-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Review of Rare Pion and Muon Decays
在十年没有测量π介子和μ介子的罕见衰变之后,PIBETA,一个新的实验计划正在产生它的第一个结果。我们报道了一个新的实验研究的π β衰变,Pi(+)-> Pi(0)e(+)Nu,Pi(e ~ 2 γ)辐射衰变,Pi(+)-> e(+)Nu γ,和μ子辐射衰变,Mu -> e Nu γ.新的结果表明,与以前的测量相比,精度提高了四到六倍。与标准模型预测的良好协议,观察在所有渠道,除了一个运动学区域的Pi(e2伽马)辐射衰变涉及高能光子和低能量正电子。
2004-07-17 hep-ph
Invisible decays of axion-like particles: constraints and prospects
类轴子粒子(ALP)可以提供一个门户到新的状态的黑暗部门。我们研究这个门户网站的现象时,ALP主要是看不见的衰减,而其与标准模型部门的相互作用基本上是通过其耦合到电子和/或光子。我们重新分析现有的限制,从各种对撞机和束流收集实验,特别是ALP生产通过电子/正电子相互作用,除了通常的生产通过ALP-光子耦合。我们进一步讨论了这些限制和有趣的可能性,同时解释μ子和电子磁矩异常之间的相互作用。最后,我们说明了在LNF正电子固定靶实验PADME的ALP搜索的前景,以及未来达到的升级实验装置。
2021-04-08 hep-ex hep-ph
Rare Muon Decay $μ^+ \to e^+e^-e^+ν_e\bar{ν_μ}$
计算了稀有μ子衰变$μ^+ \to e^+e^-e^+ν_e\bar{ν_μ}$的自旋平均振幅平方的解析表达式。利用振幅的解析表达式进行蒙特卡罗相空间模拟,得到了各种带电轻子的微分分布。给出了带电轻子在端点附近的总能谱的近似解析表达式。考虑到实验能量分辨率,研究了分支比对带电轻子总能量削减的依赖性。结果表明,所测得的分支比对能量分辨率非常敏感。
2008-12-07 hep-ph
A viable QCD axion in the MeV mass range
QCD轴子是强CP问题最引人注目的解决方案之一。目前主要的努力是寻找一种超轻、不可见的轴子,这被认为是QCD轴子唯一现象学上可行的实现。衰变常数等于或低于电弱标度的可见轴子被认为长期以来一直被实验室搜索排除在外。考虑到强CP问题的轴子解的重要性,我们重新审视了在O(10 MeV)质量窗口中对QCD轴子的实验约束。特别是,我们发现一个变体轴子模型,仍然与现有的约束条件兼容。该模型预测了在GeV尺度下强子耦合的新态,以及各种低能轴子特征,如稀有介子衰变、通过轴子发射的核去激发、$e^+e^-$湮灭和固定靶实验中的产生。这重新打开了在GeV尺度上解决强CP问题的可能性。
2020-09-11 hep-ex hep-ph
Probing $eμ$ flavor-violating ALP at Belle II
最近,有人指出,电子和μ介子g-2的差异可以同时解释的味道违反类轴子粒子(ALP)。我们表明,μ介子g-2所青睐的参数区域已经排除了μ介子-反μ介子振荡的约束。与此相反,当ALP重于1.5 GeV时,电子g-2的那些可以与该束缚一致。我们建议寻找一个签名的相同的符号和相同的味道轻子对和向前向后的μ子不对称性,以测试模型在Belle II实验。
2020-06-04 hep-ex hep-ph
Muon g-2, rare decays P \to l^+l^- and transition form factors P \to γγ^*
测量μ子反常磁矩g-2和轻赝标介子衰变为轻子对P \to l+l-是对标准模型的重要检验。为了减少标准模型预言中的理论不确定性,轻赝标介子跃迁形状因子的数据起着重要的作用。最近,由BABAR协作提供了关于这些形状因子在大动量传递下的行为的新数据。我们评论了这些数据与微扰QCD期望的(不)一致性。
2009-10-01 hep-ph
Constraints on a very light CP-odd Higgs of the NMSSM and other axion-like particles
在NMSSM中,一个轻的CP-奇希格斯粒子是由于近似对称性如Peccei-Quinn或R-对称性的自发破缺而产生的,并且是由弦论激发的。当它比两个μ子重时的情况得到了很好的研究和限制。我们分析了各种介子衰变,g-2,束流转储和反应堆边界的CP奇希格斯粒子的质量低于μ子阈值,特别是,解决问题如何轻CP奇希格斯粒子可以。我们发现它必须比210 MeV重,或者与费米子的耦合比标准模型希格斯粒子的耦合低4个数量级。我们的分析更普遍地适用于光赝标量与物质的耦合。
2010-08-12 hep-ph
Implication of the hidden sub-GeV bosons for the $(g-2)_μ$, $^8$Be-$^4$He anomaly, proton charge radius, EDM of fermions and dark axion portal
讨论了与核子和轻子耦合的隐标量粒子($S$)、赝标量粒子($P$)、矢量粒子($V$)和轴矢量粒子($A$)的新物理现象,它们对质子电荷半径、$(g-2)_μ$、$^8$ Be- $^4$ He反常和标准模型粒子电偶极矩(EDM)的贡献.特别是,我们估计的灵敏度NA 64 PDMATHAMT实验观察μ子丢失的能量事件涉及隐藏的标量和矢量粒子。该分析是基于{ \tt GEANT 4}蒙特卡罗模拟的信号过程的μ子散射的目标核$μN \to μN S(V)$,随后是不可见的玻色子衰变到暗物质(DM)粒子,$S(V)\to χχ$。轻亚GeV玻色子的存在可能解释观测到的μ子$(g-2)$异常。总结了原子$X17(J^P=0^-, 1^\pm)$玻色子与中子、质子和电子耦合的现有约束条件,并利用这些约束条件,通过Sachs形状因子的直接单圈计算,估算了$P$、$V$和$A$粒子对质子电荷半径的贡献.分析表明,相应的贡献可以忽略不计。我们还计算了五维算子的暗轴子门耦合的边界,这有助于轻子和中子的EDM。
2020-11-23 hep-ph
Allowed rare pion and muon decays as tests of the Standard Model
简单的动力学,几个可用的衰变通道,以及非常好的控制辐射和环路校正,使π介子和μ介子衰变的敏感手段测试基本的对称性,弱费米子耦合的普遍性,以及研究π介子结构和手征动力学。我们回顾了带电π介子的稀有衰变实验研究现状:(a)电子衰变,$π^+ \to e^+ν_e$,或$π_{e2}$;(b)辐射衰变,$π^+ \to e^+ν_eγ$,或$π_{e2γ}$;(c)半轻子衰变,$π^+\to π^0 e^+ ν$,或$π_{e3}$;以及μ子辐射衰变,$μ^+\to e^+ ν_{\text{e}}\barν_μγ$。总的来说,这些数据提供了一个内部一致的画面,也符合标准模型(SM)的预测。然而,即使在最近几十年的巨大进步,实验精度远远落后于所有上述过程的理论描述。我们审查的影响,目前的知识和前景,在短期内进一步改善。
2015-12-31 hep-ex hep-ph nucl-ex
Hot Axions and the $H_0$ tension
涉及重轻子的热浴粒子的散射和衰变过程可以将热轴子倾倒在QCD相变附近的原始等离子体中。我们计算它们的残余密度,参数化的额外中微子的有效数量$ΔN_{\rm eff}$。对于电流边界所允许的耦合,通过散射产生的结果分别是μ子和τ子的$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.6$和$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.2$。味破坏τ衰变到一个较轻的轻子加上一个轴子,给出$ΔN_{\rm eff} \lesssim 0.3$。这样的$ΔN_{\rm eff}$值可以缓解哈勃常数$H_0$的直接本地测量值和从宇宙微波背景观测中推断的值之间的紧张关系,假设$Λ$ CDM。我们分析了普朗克合作组和重子声学振荡的现有宇宙学数据,并给出了轴子-轻子耦合的先验。对于耦合到μ子的轴子,张力可以在3 $σ$能级以下得到缓解。未来的实验将以更高的精度测量$ΔN_{\rm eff}$,提供一个轴子发现通道,并探索热轴子在$H_0$张力中的作用。
2018-12-03 astro-ph.CO hep-ph
LHC as an Axion Factory: Probing an Axion Explanation for $(g-2)_μ$ with Exotic Higgs Decays
我们认为,一个大的区域,到目前为止不受约束的参数空间的类轴子粒子(ALP),他们的耦合到标准模型的顺序为$(0.01\!-\!1)\,\mbox{TeV}^{-1}$,可以探索通过搜索的异国情调的希格斯衰变$h\to Za$和$h\to aa$在运行2的大型强子对撞机。几乎可以通过搜索这些衰变和随后的衰变$a\toγγ$来探测ALP可以解释μ子异常磁矩的整个区域,即使相关的耦合被环路抑制并且$a\toγγ$分支比小于~1。
2017-04-26 hep-ph
Electron-muon conversion in nuclei and rare decays induced by LFV dark photon
Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, JINR(鲍戈留博夫理论物理实验室,俄罗斯联合核子研究所);Matrosov Institute for System Dynamics and Control Theory SB RAS(马特罗索夫系统动力学与控制理论研究所,俄罗斯科学院西伯利亚分院);Millennium Institute for Subatomic Physics at the High-Energy Frontier (SAPHIR) of ANID(智利国家研究与创新发展局高能前沿亚原子物理学千年研究所(SAPHIR));Center for Theoretical and Experimental Particle Physics, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Andres Bello(安德烈斯贝洛大学精确科学学院理论与实验粒子物理中心);Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen, Kepler Center for Astro and Particle Physics(蒂宾根大学理论物理研究所,开普勒天体与粒子物理中心)
研究亚GeV暗光子对核内电子-缪子转换及η(η')介子稀有辐射衰变中lepton-flavor violation的影响,并通过实验数据验证其效应。
2026-01-23 hep-ph
Neutron star cooling with lepton-flavor-violating axions
本文研究了通过轻子味破坏耦合从中子星和超新星辐射类轴子粒子的过程,计算了轴子发射度并推导出该耦合强度的上限,发现超新星环境下的限制可与实验室限制相竞争。
2024-04-27 astro-ph.HE hep-ph
Searching for Axions from Atmospheric Kaon Decays
Oklahoma State University(俄克拉荷马州立大学)
本研究利用大气层中宇宙射线产生的稀有 kaon 衰变来产生轴子,并通过超级神冈和冰立方探测器数据,对轴子衰变常数在质量高达 350 MeV 范围内给出了新的约束,与现有界限互补。
2026-09-21 hep-ex hep-ph
Lepton Dipole Moments and Rare Decays in the CP-violating MSSM with Nonuniversal Soft-Supersymmetry Breaking
研究了CP破坏的最小超对称标准模型(MSSM)中的μ子反常磁偶极矩(MDM)、μ子电偶极矩(EDM)以及$τ-$轻子$τ\to μγ$和$τ\to 3μ$的轻子味破坏衰变.在考虑了电子EDM和μ子MDM的实验约束后,我们数值计算了μ子EDM和分支比$B(τ\to μγ)$和$B(τ\to 3μ)$.在我们的理论预测上述分支比和μ子MDM的实验限制后,我们得到一个上限约$10^{-23} e\cdot cm$的μ子EDM位于BNL的拟议实验的探索范围内。
2003-05-26 hep-ph
Aiming for Tops of ALPs with a Muon Collider
本文提出在未来高能缪子对撞机上利用 ALP 与顶夸克的耦合及其衰变到顶夸克对的过程,探测 TeV 标度 ALP 的广阔参数空间。
2023-10-17 hep-ex hep-ph
Looking forward to Lepton-flavor-violating ALPs
我们评估了过去和未来的轻子味道破坏(LFV)μ子和τ衰变成轻,不可见,类轴子粒子(ALP),$a$的实验的状态。我们提出了一个新的实验装置MEG II,MEGII-fwd,与放置在下游的μ子停止目标的前向量热计。寻找$μ\to e a$衰变MEGII-fwd是最敏感的LFV ALP,如果这些有非零耦合到右手轻子。实验装置抑制(左手)标准模型背景的正向方向通过控制μ子束的偏振纯度。MEGII-fwd的河段与目前的限制相比,Mu 3e的河段和Belle-II河段从$τ\to \ell a$衰减。我们表明,一个专门的实验活动LFV μ介子衰变到ALP在MEG II和Mu 3e将能够探测ALP参数空间在一个未探索的地区远远超出现有的天体物理学的限制。我们研究这些搜索代表LFV ALP模型的影响,其中光ALP的存在是由中微子质量,强CP问题和/或SM风味难题的动机。在这种程度上,我们讨论的majoron在低尺度的跷跷板设置和介绍LFV QCD轴子,LFV axiflavon和轻子族,特别注意的情况下,LFV ALP构成冷暗物质。
2022-04-14 hep-ex hep-ph
Rare muon and tau decays in A4 Models
我们分析了最一般的六维有效拉格朗日量,在味对称A4 x Z3 x U(1)下不变,提出再现中微子振荡中观察到的近三双峰轻子混合。有效拉格朗日量包含四轻子算符,它们违反了严格味对称极限中的单个轻子数,并允许满足规则的未抑制过程|Δ L_e x Δ L_mu x Δ L_tau| = 2。新相互作用强度的最严格界限来自于轻子μ子和τ子衰变的普遍性,来自于μ子衰变中测得的费米常数与从mW/mZ比中提取的费米常数之间的一致性,以及来自于稀有衰变τ ^- -> μ ^+ e^- e^-和τ ^- -> e^+ μ ^-μ ^-的极限。我们还调查了这些影响在一个特定的超对称(SUSY)实现的味道对称性,我们发现大的抑制因子的选择规则所允许的所有过程。我们解释了为什么在超对称情形下这一规则被违反,并给出了在超对称情形下A_4 × Z_3 × U(1)轻子味违反的完整图象。
2010-05-30 hep-ph
Muon Decay and Physics Beyond the Standard Model
本文综述了μ介子衰变领域的理论和实验现状,以及它在标准模型之外寻找新物理的潜力。具有轻子味破坏的罕见μ子过程的重要性被高度强调,以及正常μ子衰变的精确测量。最近的最新的动机轻子味违反超对称模型的基础上,特别是超对称大统一理论,与其他理论模型一起描述。最后对今后的实验和高强度μ介子源的发展前景进行了讨论。
1999-09-06 hep-ex hep-ph
New results in rare allowed muon and pion decays
简单的动力学,几个可用的衰变通道,以及高度控制的辐射和环路修正,使π介子和μ介子衰变成为探索潜在对称性细节的敏感手段。本文综述了稀有衰变的研究现状:pi+ -> e+ nu,pi+ -> e+ nu γ,pi+ -> pi 0 e+ nu,mu+ -> e+ nu-bar γ。对于后者,我们报告了分支比B(E_gamma >10 MeV,θ_(e-gamma)> 30 deg)= 4.365(9)_stat(42)_syst x 10^{-3}和衰变参数eta-bar = 0.006(17)_stat(18)_syst的新的初步值,两者都与标准模型的预测非常一致。我们回顾了最近的测量,特别是PIBETA和PEN实验,以及近期的改进前景。这些和其他类似的精确低能研究补充了现代对撞机的结果。
2014-03-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
Over-abundant gamma-like signals around Solar disk shadows by twin bent and smeared muon and electron pairs secondaries, versus rare local TeV gamma
Rome University 1(罗马第一大学);Gubkin University(古布金大学);University of Durham(杜伦大学);Southern Federal University(南联邦大学);National Research Nuclear University MEPhI(莫斯科国立核研究大学MEPhI);Virtual Institute of Astroparticle physics(虚拟高能天体物理研究所)
LHAASO望远镜阵列将观测太阳盘阴影周围由双弯曲和模糊的缪子和电子对次级粒子引起的过剩伽马类信号,与稀有局部TeV伽马进行区分。
2025-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Improved muon decay simulation with McMule and Geant4
MEG II实验的物理方案可以扩展,以寻找在罕见的μ介子衰变中产生的新的不可见粒子。寻找这种难以捉摸的信号需要精确的模拟来验证探测器的响应并估计实验灵敏度。这项工作提出了一个改进的模拟μ介子衰变的MEG II,McMule和Geant 4的基础上。
2022-12-01 hep-ex hep-ph
Fully differential NLO predictions for rare and radiative lepton decays
本文提出了一个在有效费米理论下计算非线性光学下辐射($L\toν\barνl+γ$)和稀有($L\toν\barνl'+ l^+l^-$)μ子和τ子衰变的通用部分子级蒙特卡罗程序。在μ介子的情况下,这些过程是不可约的标准模型背景,以在PSI实验MEG和Mu3e中搜索轻子味违反,因为当中微子携带很少能量时,它们变得与相应的信号难以区分。此外,我们认为,全差分非线性光学校正是非常重要的测量分析,旨在百分之一级或更好。如果应用非常严格的相空间切割,则尤其如此。为了说明这一点,我们使用BaBar最近测量的辐射τ衰变和标准模型预测之间的张力作为这样一个分析的例子。最后,我们提出了罕见的tau衰变$τ\toν\barνl' l^+l^-$在NLO的分支比。我们发现$\mathcal{O}(10\%)$的QED修正是非常可能的。
2017-12-15 hep-ex hep-ph
Dark Matter, Millicharges, Axion and Scalar Particles, Gauge Bosons, and Other New Physics with LDMX
拟议中的LDMX实验将提供大约一米长的仪器跟踪和量热区域,作为多GeV电子的束流停止,其中每个电子都被标记并测量其演变。这将提供一个前所未有的机会,以获得电子(或μ子)-核固定目标碰撞中产生的新粒子的碰撞不可见和超短寿命衰变。在本文中,我们表明,在这样的实验中丢失的动量通道和位移衰变信号可以提供世界领先的灵敏度亚GeV的暗物质,毫荷电粒子,可见或不可见的衰变轴子,标量,暗光子,和一系列其他新的物理场景。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Naturally astrophobic QCD axion
提出一种通过适当选择Peccei-Quinn电荷自然抑制轴子与物质耦合的QCD轴子模型,允许衰变常数小至$10^7$ GeV,轴子质量超1 eV,可被直接探测,并讨论了恒星冷却异常线索的影响。
2023-01-23 hep-ph
Expanding the Landscape of Exotic Muon Decays
本文从有效场论出发,研究产生奇异高多重性μ子衰变的新物理模型,构建最小暗扇区实现,并评估其在MEG II、Mu3e等实验中的探测前景。
2025-10-09 hep-ex hep-ph
An invisible axion model with controlled FCNCs at tree level
我们推导了建立一类由费米子混合矩阵控制的树级变味中性流的不可见轴子模型的必要条件,并给出了一个显式的模型实现.水平的佩西-奎因对称性通过佩西-奎因机制提供了强CP问题的解决方案,并预测了冷暗物质候选者,不可见的轴子或族。活动中微子质量的微小可以通过I型跷跷板机制来解释,这为重跷跷板尺度提供了动力学起源。避免畴壁问题的可能性是所考虑的模型类型中最有趣的特征之一。实验限制依赖于轴子-光子耦合,天体物理学的考虑和罕见的K介子和μ介子衰变的familon搜索进行了讨论。
2015-01-04 hep-ph