Physics with CEBAF at 12 GeV and Future Opportunities
我们总结了12 GeV连续电子束加速器设施（CEBAF）正在进行的科学计划，并展望了未来的科学机会。该计划涉及核，强子和电弱物理学的重要主题，包括核飞秒照相术，介子和重子光谱学，核中的夸克和胶子，标准模型的精度测试和暗区搜索。考虑了CEBAF的潜在升级，例如更高的光度，极化和非极化正电子束，以及将束能量加倍。
2022-08-10 hep-ex hep-ph nucl-ex
Searches for violation of fundamental time reversal and space reflection symmetries in solid state experiments
粒子的电偶极矩（EDM）违反了时间反演（T）和空间反射（P）对称性。最近有人建议使用固态实验研究电子EDM [1，2]。这些实验可以提高灵敏度相比，目前的原子和分子实验的几个数量级。在本文中，我们计算了预期的效果。我们还指出这种实验对核力中的T、P破坏是敏感的，并计算了核Schiff矩的影响。所考虑的化合物含有磁性Gd $^{3+}$离子和氧O $^{2-}$离子。我们证明了T，P奇效应的主要机制与氧的2p电子穿透Gd核有关。这些效应都与晶格的形变有关。
2002-05-07 cond-mat.str-el hep-ph nucl-ex
A Multi-Wavelength Survey of Transient Lensing Opportunities for Primordial Black Hole Searches
该研究系统比较多波段天体物理瞬变源的引力透镜PBH搜寻潜力，给出质量窗口、丰度灵敏度及观测要求，为未来仪器与策略设计提供路线图。
2025-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New physics searches for the LHC
大型强子对撞机的数据采集是粒子物理学一个新时代的开始，它将引导我们理解标准模型在TeV尺度上和超越TeV尺度的完成。我讨论了不同的方法来寻找新的物理：由实验异常驱动，由模型构建驱动，或由新的分析思想驱动。只要我们保持开放的心态，看到他们的机会以及他们的局限性，他们都有自己的位置。
2011-02-25 hep-ex hep-ph
New opportunities for axion dark matter searches in nonstandard cosmological models
我们研究了轴子暗物质生产的错位机制的情况下，具有一般的非标准宇宙学。在大爆炸核合成开始之前，宇宙的能量密度由粒子场$ϕ$控制，粒子场由一般状态方程$ω$描述。随后哈勃膨胀率的提高降低了轴子开始振荡的温度，从而打开了比标准窗口更重的轴子的可能性。这是Kination的情况，或者通常是具有$ω> 1/3$的场景的情况。然而，如果$ω< 1/3$，就像在早期物质支配的情况下，相对于标准模型，$ϕ$的衰变注入了额外的熵，以这种方式稀释了预先存在的轴子丰度，并使较轻的轴子可行。对于失准角$0.5 < θ_i < π/\sqrt{3}$，通常的轴子窗口在早期物质支配的情况下扩展到$4 \times 10^{-9}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV，或者在动能化的情况下扩展到$2 \times 10^{-6}$ eV $\lesssim m_a \lesssim 10^{-2}$ eV。有趣的是，在这样一个更宽的范围内耦合轴子光子可以探测到下一代实验，如ABRACADABRA，KLASH，ADMX，MADMAX和ORGAN。因此，对轴子暗物质的研究可能为探索宇宙大爆炸核合成之前的历史提供了一种独特的工具。
2021-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Challenges and Opportunities of Gravitational Wave Searches above 10 kHz
本文探讨了10kHz以上引力波搜索的挑战与机遇，分析了探测器概念及信号预测，总结了相关研讨会成果。
2026-02-03 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Heavy quarks and tau leptons: New physics opportunities
在这个演讲中，我将讨论重夸克在τ轻子的新物理搜索中的作用。我专注于新的物理效应相关的标量部门自然增强最重的费米子由于费米子质量的大层次。我将在此范围内讨论两个主题：轻子味违反$τ- \ell$（$\ell=e,μ$）部门和违反轻子普适性的τ介子$B$衰变。
2014-10-29 hep-ex hep-ph
Searches for very weakly-coupled particles beyond the Standard Model with NA62
欧洲核子研究中心的NA 62实验旨在精确测量稀有衰变$K^{+} \rightarrow π^+ ν\barν$。用于产生$K^+$的SPS质子束的强度和能量，以及密封探测器的覆盖范围和整体几何形状，另外还提供了在MeV-GeV质量尺度上搜索假设的弱耦合粒子的机会。在这些诉讼的重点在于审查这些机会，并勾勒出一些相关的搜索的现状。
2017-11-24 hep-ex hep-ph
Opportunities with (semi)leptonic rare charm decays
我们研究（半）轻子罕见的魅力衰变和它的机会，在寻找物理超越标准模型（BSM）。特别是，我们分析了潜在的BSM物理的影响，在$c\to ull'$过渡，特别是分支比，角可观测量，不对称性和轻子味破坏（LFV）衰变。可测试的效果是独立于模型计算的，并且在补充了风味模式的Leptoquark模型中计算，以联系$K$ / $B$衰变。
2016-05-11 hep-ph
Searches for Long-Lived Particles at the Future FCC-ee
未来圆形对撞机（FCC-ee）的电子-正电子级是希格斯粒子、顶层粒子、电弱粒子和味物理的前沿工厂。它被设计在欧洲核子研究中心建造的100公里长的圆形隧道中运行，并将作为$\geq$ 100 TeV质子-质子碰撞的第一步。除了一个必不可少的和独特的希格斯程序，它提供了强大的机会，发现物理学的直接或间接证据超越标准模型。在高光度的$Z$实验中，直接在FCC-ee上寻找长寿命粒子可能特别有效，因为在该实验中，预计会产生具有两个相互作用点的组态的$5\times 10^{12}$ $Z$玻色子。在非常干净的实验条件下，希格斯玻色子、$W$玻色子和顶夸克的高统计数据可以为其他碰撞能量提供额外的机会。本文重点研究了在FCC-ee产生长寿命特征的三个物理事例：重中性轻子（HNL）、类轴子（ALP）和希格斯玻色子玻色子的奇异衰变。这些搜索激励了实验条件和分析技术的开箱即用优化，这可能会导致其他物理搜索的改进。
2022-09-28 hep-ex hep-ph hep-th
Null test searches for BSM physics with rare charm decays
半轻子变味中性流衰变的粲强子独特的探测的上扇区的标准模型。干净的零测试观测量，如CP-不对称性，轻子普适性比，丢失的能量模式，轻子味破坏模式和角观测量可以在各种各样的粲介子和重子模式进行研究。概述了零测试机会与罕见的魅力衰减和不同的模式的相似性和互补性。
2021-09-15 hep-ex hep-ph
Discovery Opportunities with Gravitational Waves -- TASI 2024 Lecture Notes
本TASI 2024讲义围绕引力波天文学进展，介绍引力波物理核心概念，聚焦瞬态引力波信号与随机引力波背景搜寻中的基础物理探索机遇。
2024-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
High-Energy Neutrino Astronomy: Opportunities For Particle Physics
在这篇文章中，在克拉科夫主显节会议上的天体粒子物理的基础上，我讨论了高能和超高能中微子天文学在探测粒子物理学超越标准模型提供的一些机会。在对当前和下一代实验进行简短总结之后，我回顾了高能中微子相互作用观测、粒子暗物质搜索以及绝对中微子质量、寿命和伪狄拉克质量分裂测量的前景。
2004-01-21 astro-ph hep-ph
New physics searches with heavy-ion collisions at the LHC
本文总结了在欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的重离子模式下，通过强子和超周边$γγ$相互作用，以及与标准质子-质子碰撞研究相比，具有竞争力甚至独特的发现潜力的新物理学研究。说明性的例子包括寻找新的粒子--如轴子类伪标量、放射子、磁单极子、新的长寿命粒子、暗光子和作为暗物质候选者的六夸克--以及新的相互作用，如非线性或非对易QED扩展。我们认为，这种有趣的可能性构成了一个合理的科学动机，补充标准的夸克-胶子-等离子体物理学研究，继续运行在大型强子对撞机的离子运行后，运行-4，即超过2030年，包括轻和中等质量的离子物种，积累核子-核子积分亮度在可访问的fb $^{-1}$范围内每月。
2020-06-16 hep-ex hep-ph nucl-ex
Physics with ions at the Future Circular Collider
概述了在欧洲核子研究中心（CERN）的未来圆形对撞机（FCC）的核碰撞的独特的物理机会。分别在$\sqrt{s_{NN}}$ = 39和63 TeV，$\mathcal{L}_{int}$ = 33 nb $^{-1}$和8 pb $^{-1}$条件下进行的铅铅（PbPb）和质子铅（pPb）碰撞，将为研究${\cal O}$（1 GeV）温度下的夸克胶子物质提供前所未有的实验条件.简要讨论了以下主题：（i）粲夸克密度比LHC大三倍，导致重夸克直接影响体QGP性质，（ii）夸克偶素，包括$Υ(1S)$，在高于QCD临界温度五倍的温度下熔化，（iii）在分数动量低至$x\approx 10^{-7}$时获得初始态核部分子分布（nPDF），（iv）每次运行可获得$5\cdot 10^5$顶夸克对，以研究高$x$胶子nPDF和增强色天线的能量损失特性，（v）研究QGP中可能的希格斯玻色子抑制，以及（vi）c. m的高亮度$γγ$（超外围）碰撞。能量高达1 TeV。
2017-04-19 hep-ex hep-ph nucl-ex
Model-independent searches for new physics in multi-body invariant masses
对标准模型之外的物理学的模型无关搜索通常集中在两个物体（喷流，轻子或光子）的不变质量上。在这项研究中，我们探讨了类似的多体不变质量的模型不可知搜索的机会。特别是，我们专注于新的物理可以观察到的情况下，在一个模型无关的方式在三，四体不变质量的喷气机和轻子。这样的搜索可能有很好的前景，在发现新的物理的情况下，两体不变质量，这在过去的对撞机实验中已经被广泛探索，不能提供足够的签名的实验观测。
2021-09-08 hep-ph
A fresh look at ALP searches in fixed target experiments
大量的高功率质子束可用或将在不久的将来上线。这为新的固定目标实验，特别是寻找新的物理学提供了令人兴奋的机会。在本说明中，我们将调查这些光束，并考虑其潜在的发现新的物理形式的轴子粒子，确定有前途的位置和设置。为了实现这一目标，我们提出了一个显着改进的计算生产轴子样粒子的质子在核上的相干散射，有效的较低ALP质量和/或束能量。我们还为这个过程提供了一个新的公开可用的工具：Alpaca Monte Carlo生成器。这将影响基于此过程的正在进行和计划的检索。
2019-05-20 hep-ex hep-ph
Searches for New Physics at the Belle II Experiment
SuperKEKB对撞机上的Belle II实验是Belle / KEKB实验的升级。它将从2018年开始收集物理数据，以$40$倍光度，其目标是积累50个$ab^{-1}$的$e^+e^-$碰撞数据。该物理计划的新物理领域非常广泛，如CKM幺正三角的更多约束，寻找带电Higgs，直接CPV，Lepton Flavour Violation和暗物质。在本专题中，我们将回顾Belle II和SuperKEKB的建设现状，并介绍该设施的主要物理机会。
2015-11-02 hep-ex hep-ph
Future heavy-ion facilities: FCC-AA
未来圆形对撞机（FCC）的重离子操作将提供Pb-Pb和p-Pb碰撞，在sqrt{s_NN}= 39和63 TeV，每个核子-核子碰撞，预计每月积分亮度分别高达110/nb和29/pb。本文件概述了FCC在能源前沿开辟的重离子的独特和广泛的物理机会。
2019-01-30 hep-ph nucl-ex nucl-th
HIP and HEP
这篇ICHEP全体会议“重离子-理论”的文章集中在一些最近的LHC发现和重离子物理学（HIP）的未来机会，这些发现和HIP处于高能物理学（HEP）的交叉点。
2021-01-06 hep-ph
Flavor violation in SUSY
我回顾了flavor最近为b-physics和collider搜索的机会。
2009-05-04 hep-ph
The Role of Lattice QCD in Searches for Violations of Fundamental Symmetries and Signals for New Physics
本文档是USQCD协作的一系列白皮书之一。在这里，我们讨论了格量子色动力学（LQCD）在基本对称性和新物理信号的研究前沿的机会。LQCD与有效场论和核多体研究协同作用，为正在进行和计划中的实验计划提供理论支持，以寻找核子、原子核和原子的电偶极矩，质子衰变，$n$ - $\overline{n}$振荡，原子核的无中微子双$β$衰变，μ子到电子的转换，核子和原子核弱衰变的精确测量，精确的同位素位移光谱学，以及使用核目标的直接暗物质探测实验。本白皮书详细介绍了LQCD计划在USQCD合作中基本对称领域的目标，确定了未来五年内可以解决的优先事项，并详细阐述了可能需要在LQCD研究的数值和分析前沿进行高度创新的领域。
2019-04-22 hep-ex hep-lat hep-ph
Heavy ions at the Future Circular Collider
未来圆形对撞机研究旨在评估一个新的对撞机的物理潜力和技术可行性，该对撞机的质心能量在强子-强子碰撞模式下比LHC标称能量大七倍。用重离子操作这种机器是加速器设计研究中正在考虑的一种选择。例如，它将提供每次核子-核子碰撞的能量分别为sqrt{s_NN} = 39和63 TeV的Pb-Pb和p-Pb碰撞，Pb-Pb的积分亮度高于30 nb^-1/月。这是FCC重离子物理研究工作组的一份报告。本文首先介绍了FCC重离子物理研究的新进展，包括夸克-胶子等离子体物理、胶子饱和物理、光子诱导碰撞物理以及与高能物理其它领域的联系。
2016-10-12 hep-ex hep-ph nucl-ex
Collider Searches for Long-Lived Particles Beyond the Standard Model
粒子物理学的标准模型的实验检验发现与它的预言非常吻合。自从SM最初形成以来，实验对SM之外的现象（如重子不对称性和暗物质）的解释几乎没有提供指导。我们也不理解SM的美学和理论问题，尽管多年来在粒子对撞机上寻找超越标准模型（BSM）的物理学。一些BSM粒子可以在对撞机上产生，但如果重建和分析程序不匹配的粒子的特性，逃避被发现。一个例子是具有大寿命的粒子。随着对这种长寿命粒子（LLP）搜索的兴趣迅速增长，本文对该主题进行了综述。广泛的理论动机LLP和实验策略和方法来寻找他们的描述。从几十年的LLP搜索的结果进行审查，是在现有的和未来的实验搜索的下一代的机会。
2018-10-30 hep-ex hep-ph
Prospects for Lorentz-Violation Searches at the LHC and Future Colliders
强子对撞机提供了一个独特的机会，测试洛伦兹不变性和CPT对称性在高能量和在实验室。在Tevatron上进行了顶夸克扇区的第一次测量。在这里，我们提出了前瞻性的研究，在大型强子对撞机和未来的对撞机上测试顶夸克对生产的洛伦兹不变性。最近在LHCb研究了b夸克扇区。最终，光子参数的新的界限，可以提取从观测TeV光子在LHC。最后，我们将强调强子对撞机提供的其他机会。
2019-08-30 hep-ph
Physics Opportunities for the Fermilab Booster Replacement
本白皮书介绍了费米实验室助推器更换及其各种选项所提供的机会。其目标是告知助推器更换的设计过程中的各种选项的加速器的需求，使设计是通用的，并启用，或留下门打开，尽可能多的选择。论文涵盖的物理主题包括寻找暗区和μ子的新机会。
2022-03-08 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Atomic physics studies at the Gamma Factory at CERN
本文介绍CERN的Gamma Factory计划，该计划通过SPS和LHC储存高相对论性部分剥离离子，利用激光激发产生强度超现有光源数个数量级的400 MeV级高能窄带γ射线束，综述其在离子光谱及基础对称性检验等原子物理领域的研究机遇。
2020-03-08 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
New physics searches at near detectors of neutrino oscillation experiments
本文系统地研究了在中微子振荡装置上用τ灵敏近探测器检验新物理的前景。对于介子衰变、辐射离子衰变以及中微子工厂储存环中μ子衰变产生的中微子束，我们讨论了哪些有效的算符能产生新的物理效应。此外，我们讨论了目前的其他实验数据设置这些运营商的界限。对于两个轻子和两个夸克的运营商，我们提出了第一个完整的分析，包括所有相关的运营商同时进行马尔可夫链蒙特卡罗拟合的数据。我们发现，这些影响可以诱导τ中微子出现的概率高达O（10 ^{-4}），这是在即将到来的实验范围内。我们强调哪种新物理的tau敏感近探测器将是最敏感的。
2010-05-05 hep-ex hep-ph
New opportunities at the photon energy frontier
重离子与质子的超周边碰撞是光子相互作用的能量前沿。UPC光子可以用于许多目的，包括通过光生双射和矢量介子探测低$x$胶子，探测超越标准模型的过程，例如通过光对光散射实现的过程，以及研究希格斯粒子的双光子产生。
2020-09-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
Prospects of Searches for Anomalous Hadronic Higgs Boson Decays at the LHeC
未来的大型强子电子对撞机（LHeC）将使强电子束与质子或重离子在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）上发生碰撞。LHeC的质心能量大于TeV，亮度高，将成为新一代深度非弹性散射（DIS）的对撞机，也是精确希格斯物理学的重要设施，补充pp和正负电子对撞机。希格斯玻色子的异常强子衰变特征，例如变成三个或更多部分子的特征，由于高背景速率而难以在LHC上探测到，但它们可能在LHeC上被观测到。本文提出了预期的灵敏度的LHeC的衰变通道$H \rightarrow 3jets$和$H \rightarrow 4jets$，假设1 ab $^{-1}$的积分亮度。我们的分析表明，在95%的置信限，这些过程的分支比的希格斯玻色子玻色子的上限为0.35和0.17是可能的。
2023-02-24 hep-ex hep-ph
Null test BSM searches with rare charm baryon decays
罕见的$\vert Δc \vert=\vert Δu \vert=1$过程在标准模型中以及在上型夸克扇区之外具有独特的探测味道。寻找BSM物理魅力的机会来自于严格的GIM抑制，它杀死了SM对轻子轴矢量贡献的贡献，并抑制了CP破坏。粲强子的半轻子衰变提供了各种干净的零测试观测值，具有新的物理效应，甚至增强了共振贡献。特别是，在三体和自分析四体重子衰变中的角观测量，如$Λ_c\to p \ell^+\ell^-$和$Ξ_c^+\toΣ^+(\to pπ^0)\ell^+\ell^-$，$Ξ_c^0\toΛ^0\,(\to p π^-)\ell^+\ell^-$和$Ω_c^0\toΞ^0\,(\to Λ^{0} π^0)\ell^+\ell^-$，解开了电磁偶极耦合$C_7^{(\prime)}$和（轴向）矢量4-费米子$C^{(\prime)}_{9\,(10)}$中可能的新物理效应。对小至$\sim 0.01$的BSM耦合具有灵敏度。
2022-03-03 hep-ex hep-ph
Searches for New Particles, Dark Matter, and Gravitational Waves with SRF Cavities
这是一份关于现有和未来超导腔探测基础物理的实用性的斯诺马斯白皮书。超导射频（SRF）腔技术作为加速器科学的一种工具，在过去的几十年里取得了巨大的进展。随着费米实验室SQMS中心率先取得的进展，由于高度的相干性，它们现在正被带到量子领域，成为量子科学的一种工具。同样的高品质因数也可以用于寻找新的物理学，包括寻找新的粒子、暗物质（包括QCD轴子）和引力波。我们调查了一些物理学的机会和R&D所需的方向。考虑到已经证明的SRF腔在大型加速器系统中的集成，该研发可以通过专门的实验实现更大规模的搜索。
2022-03-23 hep-ex hep-ph
New Long Lived Particles Searches in Heavy Ion Collisions at the LHC
我们表明，重离子碰撞在大型强子对撞机提供了一个有前途的环境，寻找签名与位移顶点在动机良好的新物理方案。与质子碰撞相比，它们提供了几个优点，i）每次碰撞的部分子水平相互作用的数量更大，ii）没有堆积，iii）与质子碰撞相比，较低的瞬时光度允许用非常松散的触发器操作LHC实验，iv）有质子碰撞中不存在的新的产生机制。在目前的工作中，我们专注于第三点，并表明，修改的触发器单独可以增加数量级的可观察到的事件，如果长寿命的粒子主要产生低横向动量。我们的研究结果表明，从寻找新物理的角度来看，比铅轻的离子的碰撞是有动机的。我们以中微子最小标准模型中的重中微子为例说明了这一点。
2020-04-25 hep-ph
Opportunities for theory studies with public collider data: Snowmass 2021
在过去的20多年里，实验学家已经提出了超越标准模型的诱人的物理学线索，但没有什么确定的。随着实验数据的丰富，特别是对撞机实验，社区必须留下任何未经测试的合理模型和任何未经寻求的搜索。来自粒子物理实验的开放数据集提供了一个相对较新和令人兴奋的机会，通过以理论社区的形式引入额外的人力来扩展这些搜索的范围。对这些数据集的分析也为理论家和实验家之间增加信息流提供了机会，这一活动只会使整个领域受益。本文讨论了这一努力的潜力，通过过去5年的成功，由理论家利用开放对撞机数据，主要是CMS合作发布的数据集产生的结果的形式。还讨论了对该领域潜在负面影响的关切。有关这些问题的更详细说明，请参见参考文献[1]。
2022-08-16 hep-ex hep-ph hep-th
The Role of Flavor Physics in the LHC Era
虽然在CERN大型强子对撞机上寻找新物理可能会在未来十年或更长时间内主导实验高能物理界的议程，但在τ魅力和美丽阈值的高强度实验将继续发挥重要的补充作用。其中包括对超越标准模型物理学的拟议理论建立严格的限制，以及解决LHC无法实现的一些新物理场景的独特机会。此外，如果大型强子对撞机确实发现了一些新现象，高灵敏度的味道物理测量可以提供有关导致观察到的效应的物理过程的诊断线索。在这次演讲中，我提出了几个例子，说明了在高能前沿的新物理搜索和强度前沿的高灵敏度测量的密切相互关系。
2014-09-02 hep-ex hep-ph nucl-ex
The Quest for Supersymmetry: Early LHC Results versus Direct and Indirect Neutralino Dark Matter Searches
我们比较了大型强子对撞机（LHC）的超对称性搜索的第一个结果，对中性伴子暗物质敏感的实验的当前和近期性能。我们限制我们的研究，以特定切片的参数空间的约束最小超对称扩展到标准模型CMS和ATLAS排除限制已提交到目前为止。我们表明，在参数空间上，最轻的中性伴子拥有热遗迹丰度匹配的宇宙学观测推断的值。然后，我们计算率，并估计的性能，实验敏感的直接和间接的信号从中性伴子暗物质。我们认为，这是一个独特的时间点，在那里寻求超对称性-至少在其实际和简单的化身之一-正在经历一个密切的审查，从大型强子对撞机和暗物质搜索，这是协同和互补的。如果发现的时间最终解开，对撞机计划和直接和间接的暗物质搜索的当前性能正处于一个结合点，为突破标准模型的物理性质提供了独特的机会。
2011-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Report of the Frontier For Rare Processes and Precision Measurements
这是Snowmass 2021年稀有和精确前沿报告。稀有过程和精密测量前沿，被称为“稀有和精密前沿”，或RPF，包括搜索可以用强光源和高精度探测器研究的极其罕见的过程或与标准模型（SM）的微小偏差。我们的社区研究已经确定了几个独特的研究机会，可以确定与新物理（NP）相互作用相关的尺度，并限制可能的新自由度的耦合。罕见的味道过渡过程和精确测量的探测器是味道和基本对称性的不可或缺的探针，并提供了对物理学的见解，这些物理学表现在更高的能量或通过比高能对撞机直接访问的更弱的相互作用。
2022-11-17 hep-ex hep-ph
Full-event anomaly detection for new physics searches at the Electron-Ion Collider
Stony Brook University（石溪大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本研究利用机器学习对电子-离子对撞机全事件进行异常检测，通过弱监督和生成模型增强新物理信号搜索灵敏度，并验证了无监督图自编码器的补充作用。
2026-10-12 hep-ex hep-ph nucl-ex
Snowmass 2021 White Paper: Cosmogenic Dark Matter and Exotic Particle Searches in Neutrino Experiments
来自外太空的信号及其探测在粒子物理学，特别是在发现和探索标准模型（BSM）之外的物理学中起着重要的作用，除了暗物质（DM）的证据之外，例如，由暗物质湮灭产生的中微子对于间接DM的探索也是重要的。此外，在过去的十年中，提出了一系列新的，动机良好的物理模型和暗区方案，预测宇宙起源信号与传统的直接探测粒子状暗物质的信号互补。最值得注意的是，在目前的宇宙中产生（半）相对论性DM粒子（例如，助推暗物质）的各种机制已经提出，同时符合当前对DM的观测和实验限制。由此产生的信号通常强度较低，能量更高，地下的千吨级中微子探测器可以很容易地对其敏感。此外，如果暗扇区模型允许初始态和最终态粒子之间存在较大的质量差，那么缓慢移动的DM的散射可以产生相当大的能量沉积，而使用大体积探测器的中微子实验非常适合探索这些机会。本白皮书致力于讨论宇宙起源暗物质和奇异粒子搜索的科学重要性，不仅概述了理论界和实验界最近的努力，还提供了该研究分支的未来观点和方向。本文讨论了中微子探测器中使用的技术及其互补性，并概述了当前和发展中的分析策略。
2022-09-15 hep-ex hep-ph
Searches for physics beyond the standard model at the LHC
在欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）中，质子和重离子被加速到接近光速的速度并发生碰撞，以研究粒子相互作用，并让我们了解自然的基本规律。LHC粒子束的能量和强度是前所未有的，并且在LHC的圆环上专门进行质子-质子碰撞的三个实验收集了大量数据。这些数据非常精确地证实了迄今为止最成功的粒子物理学理论，即粒子物理学的标准模型，包括人们期待已久、最近发现的希格斯玻色子。然而，标准模型不能容纳实验观察到的现象，如引力、中微子质量和暗物质。理论上也可能因为无法解释的参数而不令人满意，例如希格斯粒子的质量相对较低，尽管它有很大的量子修正，这意味着缺乏理解。因此，除了精确测量标准模型的可观测量之外，实验还在寻找标准模型之外的新物理，以解释标准模型的一些缺点。在这次演讲中，我们介绍了利用大型强子对撞机上的三个实验记录的数据，在标准模型之外寻找新物理的结果。
2019-05-15 hep-ex hep-ph
New Physics Opportunities for Long-Lived Particles at Electron-Proton Colliders
未来的电子-质子对撞机提案，如LHeC或FCC-eh，可以提供1/ab的碰撞，质心能量在TeV范围内，同时保持清洁的实验环境，通常与轻子对撞机相关。我们指出，这使得电子质子对撞机非常适合探测BSM签名与最终状态，看起来像“强子噪声”在高能量，堆积丰富的环境中的强子对撞机。我们专注于通用的矢量玻色子融合生产机制，这是可用于所有的BSM粒子的电弱电荷在质量尺度远高于大多数轻子对撞机的范围。这是在这些机器上，集中在BSM过程与大的生产率从不对称的初始状态的BSM研究以前的对比。我们建议利用独特的实验环境中寻找长寿命的粒子信号所产生的希格斯或异国情调的希格斯衰变。在电子-质子对撞机上，长寿命希格斯玻色子的软衰变产物可以被明确地重建（“位移单π介子”），并且可以探测非常短的寿命。我们发现，电子-质子对撞机可以探索BSM参数空间的显着区域无法访问其他对撞机搜索，具有重要意义的设计这样的机器。
2017-12-19 hep-ph
Probing Beyond the Standard Model Physics with Double-beta Decays
本综述探讨了利用核双β衰变探测超出标准模型的新物理，汇集了相关的唯象理论与实验进展，重点关注可测试模型、最灵敏的探测技术及未来的发现机遇。
2023-04-14 hep-ex hep-ph
QCD and $γ\,γ$ studies at FCC-ee
未来圆形对撞机（FCC）是一个后LHC项目，旨在通过欧洲核子研究中心（CERN）新建的80- 100公里长的隧道探索SM之外的物理。它在第一阶段作为一个非常高光度的电子-正电子对撞机（FCC-ee）运行，将通过SM的高精度测试为间接搜索新现象提供独特的可能性。此外，通过收集质量中心能量$\sqrt{s}$ ~=90- 350 ~GeV范围内的数十个ab $^{-1}$积分亮度，FCC-ee还提供了独特的物理机会，用于精确测量QCD现象和光子-光子碰撞，确切地说，通过数十亿个强子末态以及从$\rm e^+e^-$光束辐射的准真实$γ$的前所未有的大通量。我们简要地总结了FCC-EE的观点，高精度提取的QCD耦合，部分子辐射和碎裂的详细分析，并通过$γγ$碰撞SM和BSM的研究。
2016-10-20 hep-ex hep-ph
Searches for axion-like particles via $γγ$ fusion at future $\mathrm{e}^+\mathrm{e}^-$ colliders
本文研究了在FCC-ee和ILC对撞机中通过光子熔合产生并衰变为双光子的类轴子粒子，利用参数化模拟给出了95%置信水平下的产生截面与耦合常数上限。
2024-03-26 hep-ex hep-ph
Generalised hydrogen interactions with $\texttt{CINCO}$: a window to new physics
本文提出类氢原子在标量、赝标量、矢量、轴矢量和张量相互作用下跃迁率的半解析解，并发布 CINCO 工具，以支持轻暗物质、第五种力和新物理光谱搜寻。
2024-10-28 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
High Energy Physics and Cosmology at the Unification Frontier: Opportunities and Challenges in the coming years
在这里，我们给在高能物理学和宇宙学的最新发展和它们的相互联系，涉及统一的概述，并讨论未来的前景。因此，目前有三个经验数据指出超对称性是粒子物理学的基本对称性：超对称性中规范耦合的统一，自然界尊重希格斯玻色子质量低于130 GeV的超对称性预测的事实，以及希格斯玻色子质量为$\sim 125$ GeV的普朗克尺度的真空稳定性，而标准模型不这样做。再加上超对称性解决了希格斯玻色子质量平方的二次发散所涉及的大层次问题，以及没有其他范式可以让我们将物理学从电弱尺度外推到与实验一致的大统一尺度，超对称性仍然是超越标准模型的新物理学的一个引人注目的框架。对超对称性中的希格斯玻色子玻色子质量的大循环修正将树质量提升到实验可观测的值，表明弱尺度超对称性的尺度更大，使得超粒子的观测更具挑战性，但对于最轻的超粒子，仍然可以在LHC中实现。最近的分析表明，在27 TeV的高能LHC（HE-LHC）运行在其最佳亮度$2.5 \times 10^{35}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$可以减少发现周期相对于HL-LHC几年，并显着扩大了模型的参数空间的范围。在未来几年，几个与中微子物理学有关的实验，对超对称性的研究，对暗物质和暗能量的研究将对统一前沿产生直接影响。
2018-07-13 gr-qc hep-ex hep-ph
