通过原子电子上的共振正μ子湮灭产生轻子味违反标量
Production of lepton-flavor-violating scalars through resonant positive-muon annihilation on atomic electrons
- School of Physics, Peking University（北京大学物理学院）
- Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory（广东省实验室（前沿科技））
- Institute of Modern Physics, CAS（中国科学院近代物理研究所）
- 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）
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AI总结：
研究通过μ⁺e⁻→ϕ共振产生轻子味违反标量ϕ，采用相对论束缚态电子波函数计算截面，揭示共振线形的材料依赖性展宽。对HIAF实验，少于一天数据采集就能在90%置信水平探测到10⁻⁵量级耦合，是轻子味违反的有力补充探测手段。
AI中文摘要：
我们研究了具有独特电子 - μ子耦合的不可见轻子味违反标量ϕ，并在固定靶实验中通过μ⁺e⁻→ϕ研究其共振产生。由于有效质心能量由初始态束缚电子的动量决定，原子效应会显著影响共振行为。因此我们采用相对论束缚态电子波函数计算产生截面，并揭示共振线形的材料依赖性展宽。对于提议的HIAF实验，少于一天的数据采集（6×10¹⁰ MOT）就能在共振附近90%置信水平探测到10⁻⁵量级的耦合，表明高强度μ子固定靶实验是轻子味违反的有力补充探测手段。
英文摘要：
We investigate an invisible lepton-flavor-violating scalar $ϕ$ with exclusive $e-μ$ couplings and study its resonant production via $μ^+e^-\toϕ$ in fixed-target experiments. Since the effective center-of-mass energy is determined by the momentum of the initial-state bound electrons, atomic effects can significantly affect the resonance behavior. We therefore employ relativistic bound-state electron wave functions to calculate the production cross section and reveal a material-dependent broadening of the resonance lineshape. For the proposed HIAF experiment, fewer than one day of data taking ($6\times10^{10}$ MOT) can probe couplings at the $10^{-5}$ level at 90\% confidence level near resonance, demonstrating that high-intensity muon fixed-target experiments provide a powerful complementary probe of lepton-flavor violation.
